磁流变胶泥材料的磁控力学行为实验研究

采用主要成分为高粘度线性聚硅氧烷的弹性胶泥为基体,制备了羰基铁粉质量分数为20%,40%和60%的磁流变胶泥。对磁流变胶泥的流变学特性和动态力学特性进行测试,描述了磁流变胶泥的本构关系并识别其参数,分析了磁场、铁粉含量、剪切应变以及剪切频率对粘弹性能的影响。结果表明,磁流变胶泥的本构关系能用Herschel-Bulkley模型进行描述;剪切应力、刚度的磁场可控范围宽(铁粉质量分数为60%的磁流变胶泥剪切应力调节范围16~128kPa,储能模量可调范围0.52~3.28 MPa);随铁粉含量和磁场的增加,剪切应力增大、弹性增加而粘性减小;不同磁场下磁流变胶泥从线性粘弹性区向非线性粘弹性区转变的临界应变值不同,且磁场增大可拓宽线性粘弹性区的范围;在线性粘弹性区磁流变胶泥对0~80Hz频率无依赖性。     

弹性胶泥缓冲器关键参数对快捷列车纵向冲动的影响EI北大核心CSCD

根据弹性胶泥缓冲器的结构原理,构建了基于速度型的弹性胶泥缓冲器模型,利用空气制动和纵向动力学联合仿真系统,分析了弹性胶泥缓冲器关键参数对快捷列车纵向冲动的影响。仿真结果表明:缓冲器的初压力和弹性胶泥的流动指数对列车的纵向冲动影响较大,而与机构相关的综合等效刚度对列车的纵向冲动影响较小。随着缓冲器初压力的不断增大,车钩力和加速度最大值均逐渐增大;初压力由20 kN增大到100 kN时,列车车钩力最大值增长了14.4%;加速度最大值增长了32.9%;胶泥流动指数在0.1~0.5内变化时,车钩力和加速度最大值变化较小;胶泥指数在0.5~0.9内变化时,车钩力和加速度最大值均随胶泥流动指数的增加呈指数级增长。胶泥流动指数在0.5~0.9内变化时,车钩力最大值增大了51.7%;加速度最大值增幅为59.5%。这为新型弹性胶泥缓冲器结构参数的设计提供了理论指导。     

弹性胶泥阻尼器的冲击实验研究及建模分析

通过实验与理论分析相互结合的方法,以纯硅油和不同体积比例的固体颗粒为介质的弹性胶泥阻尼器为研究对象,对各阻尼器分别进行不同高度下的冲击实验,分析在固液耦合作用下弹性胶泥阻尼器的冲击性能变化。并且在冲击实验的基础上建立阻尼器的动力学模型,通过数值方法辨识模型中方程的各参数并与实测数值进行对比。研究工作对含固体颗粒的弹性胶泥阻尼器的冲击实验分析与动力学建模以及该类阻尼器的工程应用有着理论指导意义。     

弹性胶泥特性及其减震器的研究概况

主要介绍了弹性胶泥的组成、特性、制备及其减震器的工作原理,概述了弹性胶泥及减震器在国内外的研究近况.     

温度对磁流变液材料及传力性能的影响

针对不同温度下磁流变液的性能差异巨大,造成高温环境条件下磁流变液流变效应下降、剪切力变化不可控甚至传动装置传动失效等问题,分析了温度对磁流变液及其剪切应力的影响,在此基础上建立了磁流变传动装置的有限元模型对传动装置工作时的温度场进行分析。研究结果表明,温度对磁流变液的黏度有较大影响,进而影响磁流变液的流变特性和屈服应力;温度对磁流变液的力学性能影响明显,特别是在温度高于100℃后,材料在磁场下的成链受到显著影响,造成流变效应下降、剪切力变化不可控等问题;磁流变液工作时磁性颗粒间的滑差会造成磁流变液温度的显著升高。     

多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料及其力学性能研究

基于多孔泡沫金属的结构性能,研制一种新型的磁流变液阻尼材料,并搭建测试系统,研究其力学性能。在该材料中,磁流变液由于毛细管力的作用储存在多孔泡沫金属里面,在磁场作用下被抽出到剪切间隙内并产生磁流变效应;利用搭建的测试系统,研究多孔泡沫金属的材料、外加电流、剪切间隙和剪切应变率等参数对多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料力学性能的影响,结果表明,设计的多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料可产生明显的磁流变效应,在相同情况下,采用多孔泡沫金属铜时,多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料具有最大的剪切转矩。     

常规自由基聚合合成支化聚(丙烯腈-醋酸乙烯酯)改性腈纶纺丝液

以甲基丙烯酸-3-巯基丙酰氧基乙酯(MPOEM)为链转移剂单体,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,丙烯腈和醋酸乙烯酯经常规自由基聚合合成支化聚(丙烯腈-醋酸乙烯酯)(BPAN),用BPAN对腈纶纺丝液进行改性。通过三检测凝胶渗透色谱和旋转流变仪分别对聚合物的相对分子质量、支化程度和聚合物溶液的流变性能、黏度对温度的敏感性及粘弹性进行了研究。结果表明,以MPOEM为链转移剂单体制得了BPAN,25℃时16%固体含量的BPAN溶液的零剪切黏度为0.62 Pa·s,远远低于相同固体含量工业级腈纶纺丝液的黏度(27.8 Pa·s)。在腈纶纺丝液中混入10%质量份的BPAN后,得到的改性腈纶纺丝液的零剪切黏度为19.7 Pa·s,黏度下降近30%,表现出很好的改性效果。     

一种下限为5×10^(-16)Pa·m^3/s的高精度超灵敏度检漏装置北大核心CSCD

为了解决长寿命、高可靠真空器件的封装检漏需求,研制出下限可达5×10^(-16)Pa·m^3/s的高精度超灵敏度检漏仪。当前基于动态分流原理的通用检漏仪由于引进质谱计分析室的示漏气体量小致使实际检漏下限为10^(-11)Pa·m^3/s,通过软件修正实现的检漏下限可达10^(-12)Pa·m^3/s;基于累积法的超灵敏度检漏下限可达5×10^(-15)Pa·m^3/s,该方法采用商用漏孔作为参考标准,通过线性递推得到的检漏结果偏差可达一个数量级以上,严重影响特殊应用领域器件的高可靠性和寿命。本文在原有的研究基础上,提出累积比较检漏方法。在特殊加工的累积室中对示漏He气进行累积,使其形成的分压力在质谱计测量范围内;通过对累积室内壁的特殊工艺处理获得了更小的示漏气体本底压力;用新研制的下限为5×10^(-16)Pa·m^3/s高精度流量计作为参考标准比较获得被检测器件漏率,避免传统采用自身偏差较大的漏孔作为参考标准和使用线性递推得到漏率引入的较大偏差。实验结果证明,所研制装置的检漏范围为10-12～5×10^(-16)Pa·m^3/s,检漏结果的不确定度为5. 3%～13%。     

一种下限为5×10~(-16)Pa·m~3/s的高精度超灵敏度检漏装置

为了解决长寿命、高可靠真空器件的封装检漏需求,研制出下限可达5×10~(-16)Pa·m~3/s的高精度超灵敏度检漏仪。当前基于动态分流原理的通用检漏仪由于引进质谱计分析室的示漏气体量小致使实际检漏下限为10~(-11)Pa·m~3/s,通过软件修正实现的检漏下限可达10~(-12)Pa·m~3/s;基于累积法的超灵敏度检漏下限可达5×10~(-15)Pa·m~3/s,该方法采用商用漏孔作为参考标准,通过线性递推得到的检漏结果偏差可达一个数量级以上,严重影响特殊应用领域器件的高可靠性和寿命。本文在原有的研究基础上,提出累积比较检漏方法。在特殊加工的累积室中对示漏He气进行累积,使其形成的分压力在质谱计测量范围内;通过对累积室内壁的特殊工艺处理获得了更小的示漏气体本底压力;用新研制的下限为5×10~(-16)Pa·m~3/s高精度流量计作为参考标准比较获得被检测器件漏率,避免传统采用自身偏差较大的漏孔作为参考标准和使用线性递推得到漏率引入的较大偏差。实验结果证明,所研制装置的检漏范围为10-12～5×10~(-16)Pa·m~3/s,检漏结果的不确定度为5. 3%～13%。     

预剪切作用对磁流变脂流变行为的影响

采用安东帕流变仪考察了预剪切速率、预剪切时间及恢复时间对磁流变脂流变行为的影响。结果表明,磁流变脂具有较好的结构恢复性和较强的时间依赖性。采用不同测试程序时,预剪切作用对磁流变脂流变行为的影响差异较大。固定剪切速率下,预剪切处理会弱化磁流变脂对时间的依赖性关系,使测量结果失去意义。在剪切速率线性变化时,对样品进行适当的预剪切处理可提高磁流变脂流变性能测试结果的重现性。预剪切速率应介于30 s^-1到400 s^-1之间,预剪切时间以60~120 s为宜。在较宽速率范围内考察磁流变脂流变性能时,可采用剪切速率对数递减方式来提高测试的重现性,预剪切处理对磁流变脂流变行为的影响较小。     

医用级热塑性聚氨酯的流变性能

选用医用级热塑性聚氨酯(TPU)为原材料,在旋转流变仪和毛细管流变仪上对TPU进行稳态、动态流变测试。采用Power Law方程进行流变数据拟合,得到200℃时TPU零切黏度为855 Pa·s,非牛顿指数为0.65,松弛时间为0.06 s。利用时温等效原理对动态流变数据进行主曲线滑移拟合,通过阿伦尼乌斯方程求得黏流活化能(ΔE)为137 k J/mol。流变测试结果表明,TPU是一种温敏性较强的材料,准确选择并控制TPU的加工条件十分重要。     

二聚酸对磁流变液流变性能及稳定性的影响

以羰基铁粉作为悬浮介质,硅油为分散相,二聚酸为表面活性剂制备了磁流变液,使用MCR 302流变仪对磁流变液进行稳态剪切,考察了二聚酸种类及含量对磁流变液流变性能的影响,并通过自然沉降法对体系沉降稳定性进行测试。结果表明,二聚酸组分内的二聚体、三聚体可有效在磁流变液内部,与羰基铁粉颗粒建立吸附连接,形成空间结构,从而影响磁流变液的流变性能及沉降性能。     

一种基于对称结构的固体材料放气率测试装置设计北大核心CSCD

为了解决小于10-8Pa·m^(3)/s的固体材料放气率测试问题,设计出一种基于对称结构的测试装置。通过对称结构的两个相同真空室分别作为样品室和空载参考室,避免了采用一个真空室先后分别测量空载时本底放气和放置样品后放气重复过程及引入的较大测量偏差;采用耐高温特殊石英材料制成的低放气率真空室,为实现放气率比较小的固体材料测试解决了真空室本底放气的限制条件;设计出用同一台真空计通过转换气路分别测量样品室和空载室内压力的对称结构,避免了原有动态流量法采用两台真空计分别测量时由于灵敏度的差异而引入的较大偏差;装置集成了标准气体流量计用于真空计的在线校准,提高了测量结果的准确性;采用的对称结构陶瓷加热炉,对样品实现25℃~1000℃范围的加热,设计的装置对材料放气量的测量范围为5×10^(-6)Pa·m^(3)/s~5×10^(-10)Pa·m^(3)/s。     

一种隔振和抗冲兼容的胶泥缓冲器

对于抗冲问题,需要较大的阻尼用于吸收、耗散冲击能量.但是,对隔振问题,往往需要高频、小位移时呈小阻尼特性,在共振大位移时表现出大阻尼特性,以保证在振动工况下不会因阻尼过大而影响隔振系统的隔振效率.从缓冲和减振兼容的角度,介绍一种新颖的胶泥隔振抗冲器:胶泥在流经间隙时产生较大的阻尼,通过在胶泥介质中添加高分子弹性小球,达到小位移时呈小阻尼、大位移时呈大阻尼的特性.     

磁流变液的流变特性分析和实验验证

本研究制备了羰基铁粉体积分数为10%的硅油基磁流变液,使用Physica MCR 301流变仪测试其流变性能,用Bingham模型和Casson模型对磁流变液的流变性能进行拟合计算。实验表明,Bingham模型和Casson模型均可较好地描述磁流变液的流变行为,在磁场作用下,随着剪切速率增加,剪切应力增大并趋于稳定,表观粘度显著减小,磁流变液存在剪切稀化现象。通过对数拟合的方法,得出磁流变液剪切应力和磁场的关系,剪切速率恒定时,随着磁场增大,磁流变液剪切应力显著增加。     

磁流变脂材料及其应用研究进展

智能材料是指在磁场、电场、应力等环境变量作用下性能可控的新型功能材料,是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料.磁流变材料是一种重要的场响应型智能材料,主要成分为磁性颗粒和非磁性基载液,其物理和流变特性受磁场影响,并且具有优异的可控性,这种特性使磁流变材料受到学者的广泛关注,在科学与工程领域拥有良好的应用前景.近年来出现的磁流变材料包括磁流变液、磁流变脂和磁流变弹性体等,目前磁流变液的研究与应用较为广泛,磁流变液可通过外部磁场进行调控,流变性质在几个数量级上表现出阶跃性和可调性的变化,可以在几毫秒内从类流体转变为类固体状态.在零磁场强度下,磁流变液的行为类似于非牛顿流体,具体特性取决于磁流变液的自身组分,通常表现出具有屈服应力的宾汉塑性流体行为.磁流变液可以在阻尼器、减震器和离合器等领域提供半主动控制,但沉降问题一直制约着磁流变液的发展.磁流变脂以润滑脂为基载液,润滑脂的特殊结构能够有效改善磁流体的沉降稳定性,因此在磁流变器件应用领域展现出显著优势.本文从磁流变脂制备、流变特性、磁流变脂器件及其潜在应用这四个方面综述了磁流变脂材料及其应用研究进展,针对磁流变脂的材料特性和实际应用展开讨论,与磁流变液进行相应的比较,并对磁流变脂作为润滑材料的发展趋势进行了展望.     

煤系高岭土光固化浆料的流变性能EI北大核心CSCD

基于光敏树脂体系制备煤系高岭土光固化浆料,采用流变仪对浆料的流变性能进行表征,研究分散剂和增塑剂加入量对浆料流变性能的影响。结果表明:油酸作为分散剂具有降低浆料黏度的效果,当油酸加入量为高岭土粉体的1%(质量分数)时浆料的黏度最小,在该条件下40%(体积分数)高岭土浆料的黏度为49.56 Pa·s。加入增塑剂PEG-300能够进一步降低浆料的黏度,浆料黏度随着增塑剂加入量的增加而减小,当增塑剂加入量为光敏树脂的20%(质量分数)时40%(体积分数)高岭土浆料的黏度下降为19.77 Pa·s,已经能较好地满足浆料涂布的要求。采用流变性能优化的浆料进行光固化成形,经过排胶、烧结后得到复杂形状的高岭土陶瓷件。     

磁流变液的屈服应力与温度效应

通常磁流变液的屈服应力大约比电流变液大一个数量级，磁流变学液由于具有较强的屈服应力而受到广泛的重视。我们用多畴的软磁材料同连续相一起充分混事获得的磁流变液，在３×１０＾５Ａ／ｍ的场强下静态屈服应力达到６０ｋＰａ以上，而其零场时的粘度仅为１５ｍＰａ．ｓ，本文报道了匀们研制的拖板式磁流变仪的性能。同时，我们比较了几种磁流变液在零场下的沉淀性，以及外加磁场，屈服应力，温度，永磁材料，表面处理剂，添加剂和     

变间隙磁流变胶泥缓冲器理论研究与试验验证EI北大核心CSCD

传统磁流变(magnetorheological, MR)缓冲器通常采用等间隙阻尼流道,对于冲击环境下仅靠励磁控制方法实现柔顺耗能极具挑战。针对此问题,提出一种缸筒截面具有锥度特征的磁流变胶泥缓冲器,其阻尼间隙随活塞位移增大而逐渐减小,同时伴随磁感应强度增大,进而提升阻尼力,以期通过结构设计方法补偿冲击环境下缓冲力的衰减。通过建立双坐标系分析了动态磁场与位移、电流之间的关系;采用微分思想将变间隙阻尼通道分为若干微元,基于Herschel-Bulkley (HB)本构模型得到微元阻尼通道的截面流速分布;考虑局部损耗,构建了HB-Minor Losses(HBM)动力学模型,定量分析了各局部损耗因素的影响;进一步分析了位移变化对截面流速、局部损耗压降、总压降的影响。搭建了锤重为93.2 kg的冲击试验平台,并开展了不同冲击速度和电流下缓冲器动力学性能测试。结果显示缓冲器具备良好的可控性,其动态范围高达2.0,最大缓冲力达55 kN。将试验结果与理论模型进行比较,发现HBM模型能够准确预测变间隙磁流变胶泥缓冲器动力学性能。     

纳米SiO2/黄原胶复合触变剂对磁流变液性能的影响

本工作利用黄原胶包覆改性纳米气相SiO_2颗粒,制备了纳米SiO_2/黄原胶复合触变剂,研究了复合触变剂对磁流变液流变性能、黏弹性和悬浮稳定性的影响。结果表明:黄原胶大分子在纳米SiO_2颗粒表面形成了稳定的有机包覆层,含有复合触变剂的磁流变液在磁场下表现出了较高的剪切应力和屈服应力。黏弹性测试结果表明,无场条件下磁流变液具有较宽的线性黏弹区,而在外磁场作用下,加入复合触变剂的磁流变液内部形成了更加牢固的磁致链束结构,流动点变大,变形耗能增加。通过自然沉降法对磁流变液的悬浮稳定性进行测试,结果发现添加复合触变剂的磁流变液悬浮稳定性得到了进一步提升。