磁流变弹性体压缩模式动态力学性能测试

磁流变弹性体是一种新型的磁流变材料,已被成功地应用于变刚度器件设计中。为了评价磁流变弹性体材料性能,迫切需要建立一套磁流变弹性体性能测试系统。利用电磁振动台的线性扫频功能,采用激光位移传感器同步获取测试系统在不同磁感应强度下测试系统的激励与响应信号,通过系统的运动力学模型和相关理论计算,实现压缩模式下的磁流变弹性体刚度与阻尼性能的测试。该测试系统的建立为研制高性能的磁流变弹性体提供了动态压缩模式下的评价手段。     

磁流变弹性体力学性能测量系统的建立

磁流变弹性体的性能参数很多.其中磁流变弹性体的磁控性能部分是这种材料的主要参数.然而现在国际上对磁流变弹性体的力学性能的测量缺乏标准性.不同的测试系统得到的结果差别也很大.本文建立了一套磁流变弹性体力学性能的测试系统.使用了经过改造的,可以实现力磁耦合的DMA动态测试系统和自制的动态力学性能测试系统,能够全面分析磁流变弹性体的磁致动态力学性能;改造了具备力磁耦合功能的电子拉力机,可以测试磁流变弹性体在不同磁场强度和应变率情况下的准静态模量;并建立了传统的标准橡胶测试手段,可以对磁流变弹性体的强度、硬度、抗疲劳性和回弹性等多项机械性能进行较为完整的测量.这一系列测试系统的建立,为磁流变弹性体的性能测试提供了较为全面的评估体系,为磁流变弹性体的性能突破和实用化研究打下了基础.     

磁流变弹性体的厚度对其力学性能的影响

磁流变弹性体在变刚度变阻尼的隔振或吸振系统中具有广阔的应用前景,材料厚度是影响结构优化和减振效果的重要因素。为了研究材料厚度对磁流变弹性体力学性能影响,制备了同一组分不同厚度的4种试样,采用流变仪对磁流变弹性体在不同磁场、应变、频率下的动态力学性能进行表征。通过对测试结果的处理与分析,得到了磁流变弹性体材料厚度与力学性能之间的变化关系,为磁流变弹性体装置的优化设计提供依据。     

磁流变弹性体的磁致性能

设计了一种聚氨酯基磁流变弹性体,利用设计的磁致力学性能测试装置,对剪切状态下磁流变弹性体的磁流变效应进行了系统的测试。结果表明,相对磁流变效应随着外加磁场强度的增大而增大,随着激励振幅的增大而减小。预加载位移的大小直接决定这相对磁流变效应,过大的变形会导致相对磁流变效应急剧减小。激励频率对相对磁流变效应影响不大。     

硅橡胶基磁流变弹性体的研制

磁流变弹性体是一种新型的智能材料,它的力学性能可以受磁场控制,在需要变刚度的器件等方面有着广泛的应用前景.本文总结了一些制备高性能磁流变弹性体的基本方法,尝试采用不同的组份制备了以硅橡胶为基体的高性能磁流变弹性体.并使用改进的动态机械分析仪来测试分析所制样品的磁致剪切储能模量和损耗因子等性能.结果表明,所制备的磁流变弹性体在600mT磁感应强度下的剪切储能模量相对变化可达到501%.     

磁流变弹性体的制备及力学性能研究

研究和设计了不同的制备磁路用于制备磁流变弹性体材料,结果表明使用线圈加磁装置可产生可调的磁场,而使用永磁铁加磁时,有导磁装置产生的磁场明显大于直接用永磁铁加磁,并且磁力线几乎无扩散,很好地运用了磁能量.并根据单自由度原理搭建了磁流变弹性体的力学性能测试平台,通过理论分析和推导,得到了磁流变弹性体在不同磁感应强度下的刚度与损耗因子等力学性能参数的计算方法,为高性能磁流变弹性体的制备及准确的力学性能测试提供了技术参考.     

硅橡胶基磁流变弹性体制备及动态剪切性能研究

磁流变弹性体是一种新型的智能复合材料，其动态力学性能受磁场控制，可以应用于变刚度或避免共振的智能器件。在原有制备磁流变弹性体的基础上尝试采用不同的组份配比制备了以双组份室温硫化硅橡胶为基体的高性能磁流变弹性体。在0-700mT磁感应强度范围内，使用动态信号测试分析仪来测试分析所制样品的磁致动态频响函数。结果表明，在70...     

舰用磁流变弹性体隔振器设计及性能分析

根据磁流变弹性体的工作模式和工作原理,设计一种舰用新型的磁流变弹性体隔振器结构,该隔振器中磁流变弹性体处于剪切压缩的状态。采用经典理论对隔振器尺寸进行计算,并应用有限元对其静、动态力学性能进行分析,并对隔振器在不同控制电流下的动态性能进行试验,结果表明,所设计的磁流变弹性体隔振器结构是合理的;随着控制电流的增大,动态刚度不断增大,当控制电流超过2 A以后,动态刚度的改变量趋于平缓;隔振器动态刚度随磁场的变化较明显,即隔振器刚度可进行有效调节。     

硅橡胶基磁流变弹性体制备及动态剪切性能研究

磁流变弹性体是一种新型的智能复合材料,其动态力学性能受磁场控制,可以应用于变刚度或避免共振的智能器件。在原有制备磁流变弹性体的基础上尝试采用不同的组份配比制备了以双组份室温硫化硅橡胶为基体的高性能磁流变弹性体。在0～700mT磁感应强度范围内,使用动态信号测试分析仪来测试分析所制样品的磁致动态频响函数。结果表明,在700mT磁感应强度下及羰基铁粉质量分数为75%时,所制备的磁流变弹性体的共振频率相对变化率可达到30%,具有较好的频率可控特性,同时,其动态剪切模量最大相对变化率可以达到67%,达到了磁场控制剪切模量的目的。     

磁流变弹性体的动态压缩性能

制备了聚氨酯基磁流变弹性体,并构建了一种压缩性能的实验装置,对磁流变弹性体的动态压缩性能进行了系统的研究.采用激振的方法,建立了磁流变弹性体的动态力学性能的理论模型,提出了磁流变效应的计算方法.分别研究了预压缩、激励振幅、激励频率、外加磁场对磁流变效应的影响.结果表明,磁流变弹性体的磁流变效应随着外加磁场、激励振幅的增...     

增塑剂对磁流变弹性体磁流变效应的影响

磁流变弹性体是磁流变材料的一个重要分支,它兼有磁流变材料和弹性体的优点,同时克服了磁流变液沉降、稳定性差等缺点.但目前研制出的磁流变弹性体存在磁流变效应和机械性能上的矛盾,难以在需要高强度的变刚度器件中实际应用.本文研究了磁流变弹性体基体中增塑剂对材料磁流变效应的影响.结果表明,在基体中添加增塑剂使得磁流变弹性体的相对磁流变效应有较大幅度提高,并超过了目前文献中报道的最佳水平.文中还对磁流变弹性体的机械性能进行了评估,结果发现添加增塑剂对磁流变弹性体的机械性能影响不大.这表明在制备硬性工程实用磁流变弹性体时,在基体中添加增塑剂可以在保证机械性能的同时提高材料的磁流变特性.     

取向磁场强度对磁流变弹性体力磁性能的影响

为探究制备过程中取向磁场对MR E力磁性能的影响,制备了相同磁敏颗粒夹杂的两种不同基体特性的MR E,分别对其微观组织和材料的力学性能进行了系统研究.结果表明:随着取向磁场与硅油含量的增大,磁敏颗粒在MR E中的链状排布更加明显;所制备材料的磁致剪切模量与磁流变效应均随着取向磁场的增大而增大,并且其增加趋势随着硅油含量...     

取向磁场对钴颗粒填充硅橡胶磁流变弹性体动态黏弹性的影响

为了研究取向磁场强度对磁流变弹性体（MRE）动态黏弹性的影响规律及影响机制,采用溶剂热法制备球状钴颗粒,SEM和XRD表征结果显示,其粒径为1~2 μm,呈密排六方结构。以硅橡胶为基体,以钴颗粒为填充相,分别在0 mT、480 mT、1 154 mT取向磁场强度下制备MRE,并在不同工况下测试其动态黏弹性。实验结果表明,Co颗粒填充的MRE微观结构的有序性随取向磁场强度增大而增加,其储能模量G'、损耗模量G ″和磁流变效应也随之提高;当取向磁场强度增大到一定程度,由于有序结构趋于稳定,动态黏弹性随取向磁场的变化较小。     

各向同性磁流变橡胶材料的摩擦实验研究

分别从宏观和微观角度研究磁场对各向同性磁流变橡胶摩擦性能的影响.搭建了磁流变橡胶的摩擦实验平台,在外加磁场下进行滑动摩擦实验.实验结果表明,磁流变橡胶在轻载且低速条件下,摩擦系数随正压力增大呈减小趋势,而且磁场会使得磁流变橡胶表面的摩擦系数减小,且减小趋势随羰基铁粉体积比的增加呈现非线性变化,当羰基铁粉体积比为10％、正压力为0.25N、磁场强度为250 mT时,其摩擦系数变化最大,减小约25％.通过金相显微镜进一步观测施加磁场前后的磁流变橡胶表面,检测表明磁场使得羰基铁粉在磁流变橡胶表面产生聚集,从而使其表面材料属性及微结构发生变化,该变化是促使磁流变橡胶的摩擦性能发生改变的重要原因.     

Fe-Cr-Mo合金颗粒对磁流变弹性体损耗因子的影响

为改善磁流变弹性体(MRE)的阻尼性能,使用Fe-Cr-Mo合金颗粒(通过电火花方法制备得到)与硅橡胶混合制备得到了MRE样品.利用DHVTC振动测试系统测试了MRE在0~500 m T磁场范围内的动态剪切性能(激振频率为5 Hz,应变振幅为1.90%).重点研究了Fe-Cr-Mo颗粒对MRE的损耗因子的影响.结果表明,Fe-Cr-Mo合金颗粒含量达到70%时,MRE的零场损耗因子具有最大值0.24.此外,当磁场强度达到500 m T时,MRE(颗粒含量为60%)的损耗因子增加了13%.增加MRE中Fe-Cr-Mo合金颗粒含量,或者增大外磁场都会导致MRE损耗因子的提高.     

基于磁流变弹性体的缓冲装置设计及其冲击响应特性研究

利用聚氨酯基磁流变弹性体,结合ANSYS有限元仿真,设计制作了一种剪切式磁流变弹性体缓冲装置。搭建自由跌落冲击试验系统和冲击响应谱试验系统分别测试了该缓冲装置的冲击响应特性,研究了在不同磁场下缓冲装置的缓冲性能。实验结果表明在自由跌落冲击和冲击响应谱两种试验中,所设计的磁流变弹性体缓冲装置都具有较高的缓冲率,且装置的缓冲率随着磁场的增加而增大,表明磁流变弹性体缓冲装置起到了一定的缓冲作用,且可以实现外加电流对其缓冲效果的控制,该研究为磁流变弹性体在半主动/主动隔振缓冲领域的应用做出了有益探索。     

磁流变弹性体力磁耦合本构关系的研究进展

磁流变弹性体是一类力学特性能够被外磁场可逆调控的新型智能复合材料。将微米尺寸的磁性颗粒填充到橡胶类聚合物基体中制备的磁弹体材料,其模量、阻尼和形变可以由外加磁场快速、连续、可逆改变。目前,基于动力学实验的宏观力学元素组合模型分析方法、微观偶极子力学分析和宏观连续介质力学描述成为分析磁感应多场耦合复合材料本构关系的主要方法。同时,数值模拟也成为研究磁流变材料的颗粒聚集结构演化和磁致伸缩效应的有效手段。本文侧重于介绍磁弹体智能材料力磁耦合的基本理论和研究方法,总结相关研究工作并探讨研究趋势,为磁敏类多功能材料的应用研究提供理论基础。