不同混合状态磁流变抛光液的流变性能

以微米羰基铁粉和纳米氧化铈抛光粉为原料制备了磁流变抛光液,对磁流变抛光液的流变性能与其混合状态之间的响应关系与机理及其对使用性能的可能影响进行了研究。分析了相同组成和制备条件的磁流变抛光液在不同混合状态的流变行为及磁场作用的影响,基于相关模型进行拟合计算获得了相应的流变性能,分析了微观机理。研究表明,磁流变抛光液的混合状态对其零场流变性能有显著影响,在实验的不同混合状态零场剪切屈服强度差距可达6倍以上,零场粘度差距可达3倍以上;但混合状态对磁流变抛光液的磁致流变性能基本没有影响;颗粒间相互作用和微观结构及其随混合条件的演化被认为是磁流变抛光液零场流变性能变化的根本原因,而磁场作用的显著效应使得混合状态对磁致流变性能基本无影响。     

非离子型表面活性剂对水基磁流变抛光液形貌及性能的影响

以不同分子量的非离子型表面活性剂聚乙二醇(PEG)和油酸对羟基铁粉进行改性处理,通过扫描电子显微镜和傅立叶红外光谱等手段对处理前后抛光液中羰基铁粉的结构和形貌进行表征,研究其对水基抛光液沉降稳定性的影响.结果表明,改性后的羟基铁粉通过乳液聚合的方法得到水基型磁流变抛光液,其中沉降比最低仅为8.56％,并在重新搅拌后恢复初始性能.利用所配制的磁流变抛光液对K9有机玻璃进行抛光去除函数实验,其抛光去除函数峰值去除率在2.0μm/min以上,其体积去除率在1.4 mm3/min以上,实验结果验证了利用分子量为800的非离子型表面活性剂聚乙二醇(PEG)所配制的抛光液具有极好的稳定性以及较高的材料去除率,能够保证抛光材料的快速去除.     

磁场作用下磁流变液的流变行为

制备了羰基铁粉为磁性颗粒的水基磁流变液。分别测定了该磁流变液磁场作用下的流变行为及零场流变行为,并采用Bingham模型和Casson模型及剪切稀化关系对获得的流变行为进行了拟合计算,探讨了磁流变液的剪切屈服强度和磁场强度之间的响应关系。研究表明,Bingham模型和Casson模型均可较好地描述磁流变液的流变行为;磁场作用下,磁流变液的剪切应力和表观粘度显著增高,剪切屈服强度从约2Pa增大到约80kPa;剪切率为50s-1时的表观粘度从约64mPa.s增加到约1600Pa.s;该磁流变液的剪切屈服强度与磁场强度之间存在指数关系,其值约为1.7~1.8。     

承压工况下磁流变弹性体磁致剪切性能

在有场条件下制备了各向异性的磁流变弹性体,建立了剪切模式下磁流变弹性体的力学模型,设计了承压工况下磁流变弹性体剪切性能测试装置,研究了材料组分、外加磁场以及压缩应变对磁流变弹性体磁致剪切模量的影响。结果表明,磁流变弹性体磁致剪切模量随磁场增强而增大;在同一磁场强度条件下,压缩应变以及磁性颗粒含量的增加均可以导致磁流变弹性体磁致剪切模量的增大;羰基铁粉型磁流变弹性体的磁致剪切模量要高于羰基镍粉型磁流变弹性体。     

磁流变液特性分析及实验研究

介绍了磁流变液这种智能材料的组成、特性及流变机理,综合分析和比较了磁流变液的几种本构模型.通过实验,对磁流变液的粘度特性和在磁场作用下的屈服应力进行了深入的研究.作为基础性研究,这些方面对磁流变液的工程应用有实际的参考价值.     

磁流变液夹层梁振动特性的理论分析与实验研究

应用能量法对含磁流变液(MRF)的简支梁在不同磁场作用下的振动特性进行了理论研究,并用实验验证了理论结果。结果表明,理论分析与实验结果吻合较好。随着磁场强度的增高,结构的固有频率和损耗因子增大,说明磁流变液在外加磁场的作用下对夹层梁有显著的抑振作用。     

磁流变液壁面滑移现象及机理研究进展

磁流变液的流变性能测试和工程应用中存在的壁面滑移现象近年来引起了国内外学者的热切关注。对磁流变液壁面滑移现象的产生原因及影响进行了探讨,回顾了磁流变液壁面滑移现象及机理的研究现状,并指出仍存在壁面滑移现象发生机理尚不明晰、影响因素及内在规律尚不明确、铁磁颗粒的动力学模拟未考虑与磁场的耦合作用、力学模型未考虑壁面滑移的影响等不足,并针对这些不足提出了进一步研究的展望。     

磁流变器件设计中的关键技术

详细总结了磁流变器件对磁流变液性能指标的要求,概括了磁流变器件的工作模式,研究了磁流变器件结构参数的设计要点.从磁芯材料选择、磁场方向确定和磁路设计步骤三方面总结了磁流变器件磁路设计的一般方法.最后以剪切阀式磁流变阻尼器的磁路设计为例,对磁路设计的过程进行了深入研究,可为磁流变器件的设计提供技术参考和经验借鉴.     

表面改性对磁流变液稳定性和磁流变性能的影响

分别以CH-1D超分散剂和油酸为表面改性剂,以羰基铁粉为磁性颗粒,制备了硅油基磁流变液.通过沉降率和磁致剪切应力的测试,比较了磁性颗粒表面改性对磁流变液磁流变性能及沉降稳定性的影响.在磁性颗粒含量及制备工艺相同的情况下,发现以CH-1D超分散剂为表面改性剂制备的磁流变液的磁流变性能和沉降稳定性均明显优于以油酸为表面改性剂的磁流变液.     

磁流变液的可控电气特性研究

为了研究磁流变液的可控电气特性,以微米级羰基铁粉为分散相、油酸为表面活性剂制备了一种磁流变液。将自制磁流变液电阻器置于可控磁场中,研究了磁流变液电阻随磁场及时间的变化。结果表明,当没有外加磁场时,电阻器电阻大于500M?,表现为绝缘体的特性。随外加磁场逐渐变大,电阻值开始迅速减小至200?以下后趋于稳定。随着外磁场的变化,电阻值可实现可控调节。磁流变液的这种高阻态到低阻态的转变类似电路开关的开启与断开状态,为研究磁流变液的可控电气特性提供了依据。     

纳米Fe3O4加入量对磁流变液性能的影响

磁流变液的沉降稳定性是困扰其应用的难题,本研究通过加入纳米Fe3O4来改善磁流变液的稳定性。首先采用共沉淀法制备平均粒径为10nm的Fe3O4磁性粒子,将其掺入到羰基铁磁流变液中,研究其掺入比例对磁流变液稳定性和零磁场粘度的影响。通过对样品的SEM和TEM分析以及实验观察,发现纳米Fe3O4粒子的加入可以增强磁流变液中羰基铁粒子在载液中的分散效果,从而改善磁流变液的沉降稳定性。     

多环槽式磁流变阻尼器阻尼力建模及实验分析

介绍了自行设计的多环槽式磁流变阻尼器的结构和工作原理,提出了关于磁流变液的线性粘滞环阻尼力模型,并给出模型中参数的确定方法。通过液压激励试验台系统测试了磁流变阻尼器在不同电流、输入激励下的阻尼力-速度、阻尼力-位移特性。结果表明,在不同的输入电流及输入激励下,该模型都能较好地反映磁流变液的滞回特性,与阻尼器实验数据有较好的拟合精度。线性的力学模型方便计算与控制研究,为磁流变液阻尼器在半主动控制中的应用研究提供指导。     

无磁场下磁流变液的温度特性及其幂律模型参数识别

磁流变液稳定工作的温度范围为-50~150℃,磁流变器件在工作过程中会发热,特别是连续高冲击工作情况下会严重发热,从而超出磁流变液稳定工作温度范围,影响磁流变器件工作的可靠性。针对美国Load公司的MRF132磁流变液,研究了不同温度下剪切应力与表观粘度随剪切速率的变化,并利用Origin软件分别对不同温度下磁流变液剪切速率与剪切应力进行幂律模型曲线拟合和参数识别。研究表明,幂率模型能够较好地描述零磁场下磁流变液的力学特性,不同温度下对于所有的流动指数n都满足n<1,表明不同温度下磁流变液具有剪切稀化特性,此特性符合粘度特性曲线,该工作对磁流变液温度特性的深入研究提供理论依据。     

磁流变智能材料及其减振器的结构与特性

详细介绍了磁流变液这种智能材料的组成、特性和流变机理.对基于这种智能材料的新型阻尼减振器的结构、原理和动态力学特性作了深入论述,展望了该新型磁性智能材料及其器件的良好应用前景.     

磁流变弹性体的制备与应用研究进展

磁流变弹性体是一种新型智能材料,力学性能等随外加磁场可控.磁流变弹性体兼有磁流变材料和弹性体的优点,如响应快、可逆性好、可控能力强等,又克服了磁流变液沉降、稳定性差、需要密封装置等缺点,在减振降噪、智能感应等领域具有广阔的应用前景,因而近年来成为磁流变材料研究的一个热点、磁流变弹性体根据基体与磁性颗粒的不同,可以分为很...     

圆筒剪切模型中磁流变液的流变特性研究

为了研究磁流变液在圆筒剪切模型中的流变特性,建立了以圆筒剪切模型为基础的实验装置。首先,通过理论分析得到了磁流变液在圆筒剪切模型中的层间传力模型,切应力和剪切速率测量方法。其次,通过ANSYS对圆筒剪切模型中磁流变液的磁场强度进行了仿真模拟,并以实验测量验证,得到了磁场强度分布。最后以理论分析为基础,通过实验测量得到了切应力与剪切速率和磁场强度之间的关系,并得到了拟合公式。实验表明,磁流变液流切应力与磁场强度的比值为0.162k Pa/m T,与剪切度率的比值为0.00026k Pa·s,磁场强度的增强能够较大地提升磁流变液的工作能力。     

非均匀磁场中磁流变液剪切应力实验与分析

为探究磁流变器件失效机理,用两块C型电磁铁耦合建立非均匀磁场。基于提拉法原理设计磁流变液剪切应力测量装置,得到非均匀磁场中剪切应力曲线。对比基于静态匀强磁场的圆筒剪切模型剪切应力理论曲线,发现虽然两者整体趋势一致,但同等磁场强度下两者剪切应力值存在不同程度差异,同时发现电磁铁气隙磁场也存在非均匀性。上述结论说明静态匀强磁场磁流变液剪切特性理论并不能直接应用到非均匀磁场剪切应力计算中,可能的原因包括铁磁颗粒体积分数的分布不均等,需要后续探索。     

剪切模式下磁流变液层间传力理论模型建立及误差分析

为了建立更加准确的磁流变液颗粒间作用力的理论计算模型,分别运用经典偶极子理论模型和局部场偶极子理论模型计算了铁磁性颗粒的磁偶极矩,并根据结果分析了两种理论模型的局限性。分别对弱磁场和强磁场环境下颗粒间作用力进行分析,建立偶极子边界理论计算模型,并且研制了剪切模式下磁流变液层间传力特性实验装置,通过实验验证偶极子边界理论模型的准确性。结果表明,偶极子边界理论模型计算结果更加接近实验值。