以Couette流动方式为基础的电流变液测试系统的研制

在分析电流变液 (Electrorheological fluids)测试技术特点的基础上 ,研制了一种基于库特 (Couette)流动方式的电流变测试系统。对由上海大学研制的几种电流变液进行了性能测试 ,结果表明所建立的电流变测试仪具有较好的重复性与可行性 ,可以准确、方便地获得与电流变效应有关的剪切应力、漏电流等方面的信息     

电流变液在结构振动抑制中的应用研究

根据结构抑振的应用要求,研制出了几种零场粘度低、有场粘度变化梯度大的电流变液,并设计制作了电流变液静态屈服应力测试仪,测试出了所研制的电流变液的静态屈服性能随电场强度和液体组份比变化的曲线。利用自制的电流变液,对含电流变液的夹层板振动进行了单模态抑制,由此得出电流变液对振动机理在于：一方面通过电流变阻尼效应降低结构振动响应的幅值,特别是共振峰的幅值;另一方面通过电流变刚度效应使结构的有效刚度增加,结构的共振点发生移动,从而使结构在共振频率激励下的振幅大大降低。对本文的夹层板模型,在３ｋＶ／ｍ ｍ 的电场强度下,第三阶模态的响应幅值降低了９０％ 。     

电流变液在电场中受挤压时的力学行为

研究了电流变液的准静态挤压过程,测试了在不同外加电场下挤压时电流变液所能承受的压缩应力随压缩量的变化曲线,并利用由Williams等人基于广义双粘度模型推导出的电流变液压缩应力与屈服切应力之间的关系式计算了压缩应力随压缩量的变化,其结果与试验测试的曲线基本吻合,说明电流变液受挤压时的力学行为可以用双粘度流体力学理论作出较准确的描述和预测。     

电流变流体机械特性振动响应的研究

电流变流体是一种新型的智能材料,在工程中有广泛的应用前景。本文利用自行设计的测试装置通过对测杆振幅、共振频率等参数的测定,研究电场作用下电流变流体刚度及阻尼变化。根据实验研究提出变参数的粘弹阻尼力学模型,描述电流变流体在电场作用下附加阻尼和附加刚度。     

电磁流变液流变特性测试技术的研究进展

电流变液和磁流变液由于其良好的可控性能和力学性能而在工程上具有广阔的应用前景。电流变液和磁流变液流变特性的测试是电流变技术和磁流变技术的一个重要方面。简要介绍了电流变液和磁流变液及其流变特性测试的主要参数，阐述了各种测试方法的原理及其测试仪器和试验装置，分析了各种测试方法的优缺点，探讨了测试技术中存在的一些问题。     

电流变液的配方及应用研究

在电流变液的研制过程中采用了正交配方试验方法（一种能以较少试验点反映全面情况的配方试验方法），对电流变液的配方有了进一步的认识，电流变技术发展的关键是其工程应用的开发，在电流变技术的工程应用领域，开发出电流变离合器，并对其进行了理论和试验研究。     

多层滑动极板式电流变阻尼器的动力学建模

研制了一种多层滑动极板电流变阻尼器 ,并进行了阻尼器的动态特性实验。基于 Bingham塑性理论 ,提出了一种考虑电流变阻尼器的粘性阻尼和库仑阻尼效应的力学模型 ,该模型具有结构简单 ,模型参数少的特点。利用阻尼器动态实验数据 ,用参数优化方法对阻尼器力学模型进行了参数识别 ,仿真结果表明这种力学模型可以较精确地模拟该阻尼器的动态特性     

一种磁流变液流变特性测试装置的研究

磁流变液（Magnetorheological fluid)是一种新兴的智能材料,其流变特性可随外加磁场的变化而迅速改变。本文介绍了自行研制的一台专门用于磁流变液流变特性的测试装置,该装置能满足磁流变液流变性能测试中的特殊要求。使用该设备对重庆北碚材料研究所提供的一系列磁流变液试样进行了测试,得到了令人满意的结果。     

电流变技术研究及展望

电流变液是一种新型智能材料,在机械领域有广阔的应用前景。介绍了具有高抗剪强度的电流变液材料配制,体积比率以及温度对电流变效应的影响,电流变液的拉伸、压缩和剪切力学特性、剪切作用下的动态响应,及一些应用基础研究。指出电流变效应机理的不清楚和力学性能的不准确描述是阻碍电流变液广泛应用的重要因素,是今后电流变技术研究中必须克服的问题。     

可控悬架用电流变减震器

电流变减震器是一种通过电信号快速、连续地对阻尼进行调节的新型减震器,在可控悬架上得到了越来越广泛的应用。在对电流变液的力学特性进行分析的基础上,介绍了电流变减震器的三种常见结构型式,重点介绍了流动模式与混合模式的电流变减震器。     

GS-20Mn5钢非对称循环应力-应变本构模型及其应用

在实际工程中,机械结构件承受反复载荷时,内部往往是非对称的应力应变状态。在非对称循环加载条件下,材料不仅会表现出循环软/硬化特性,还会表现出平均应力松弛行为。这会影响其在循环稳定状态下的力学性能,进而影响结构在相应工况下承载服役的强度安全性。针对大型压机本体结构常用GS-20Mn5钢进行了单向拉伸及应变比R为0.5,应变幅0.20%、0.25%、0.27%、0.30%和0.40%的非对称应变循环加载试验研究,分别构建了基于单向拉伸试验结果的A-F随动硬化模型,以及基于非对称循环加载的Landgraf模型来描述其平均应力松弛特性,将其应用到Ramberg-Osgood公式中,结合A-F非线性随动硬化模型,建立了非对称循环加载条件下对应于循环应力-应变曲线的本构模型,并确定了相应模型参数。针对承受非对称循环载荷的某大型锻造液压机上横梁,应用所建立的本构模型分别进行了安定性数值分析,评估了其在循环载荷下的弹塑性强度安全性。结果显示,与采用单向拉伸条件下的A-F模型时的计算结果相比,采用非对称循环应力-应变本构模型时上横梁的安定极限载荷提高了约7%。     

一种磁流变液性能测试用的凹字型磁路结构设计与研究

剪切屈服应力是反映磁流变液流变特性的主要参数之一,稳定可控的磁场直接影响磁流变液剪切屈服应力的测量精度,因此磁场设计是否合理对磁流变液的流变性能测试具有重要的影响。针对外置式线圈产生的磁场强度较低且存在漏磁现象、对称式线圈中磁流变液装载不便导致测量过程持续性差等问题,设计了一种凹字型磁路,通过调整线圈位置来改变磁场结构,使磁力线垂直穿过磁流变液流动方向,同时可拆卸的组合式磁路设计在保证磁场强度需要的前提下实现了磁流变液的连续性测量。此外,还分析了不同电流下的磁场强度分布规律,并基于优化的磁路开展了磁流变液剪切屈服应力等力学性能参数的测试。与主流标准测试仪器相比,具有凹字型磁路结构的磁流变液测试系统所测得的剪切屈服应力平均相对偏差值约为10%,重复误差在6.34%以内,说明该磁路结构是磁流变测试中磁场装置设计的一种可行方法。     

On fracture locus in the equivalent strain and stress triaxiality space

The stress triaxiality is, besides the strain intensity, the most important factor that controls initiation of ductile fracture. In this study, a series of tests including upsetting tests, shear tests and tensile tests on 2024-T351 aluminum alloy providing clues to fracture ductility for a wide range of stress triaxiality was carried out. Numerical simulations of each test was performed using commercial finite element code ABAQUS. Good correlation of experiments and numerical simulations was achieved. Based on the experimental and numerical results, the relation between the equivalent strain to fracture versus the stress triaxiality was quantified and it was shown that there are three distinct branches of this function with possible slope discontinuities in the transition regime. For negative stress triaxialities, fracture is governed by shear mode. For large triaxialities void growth is the dominant failure mode, while at low stress triaxialities between above two regimes, fracture may develop as a combination of shear and void growth modes.     

Characterization and modeling of the mechanical behavior and formability of a 2008-T4 sheet sample

A 2008-T4 sheet sample has been characterized and its mechanical behavior and formability have been modeled. Uniaxial tensile and equal biaxial tensile stress-strain data, compressive yield strengths, crystallographic texture, earing and the forming limit curve were experimentally determined. Bulge test specimen shape and thickness profiles were also measured after various amounts of biaxial strain. A recently developed phenomenological constitutive model of anisotropic mechanical behavior was used to predict the directionality of strength, plastic strain ratio (R) and shear strain ratio (Г) values. In addition, this model was used to predict the forming limit curve for this sample. Predictions made with the recent model generally compare favorably with experimental results and with predictions made using the Taylor/Bishop and Hill theory. According to the data obtained in hydraulic bulge testing, the 2008-T4 exhibited apparent isotropic behavior. However, in cup drawing—another axisymmetric deformation mode—this material exhibited anisotropic behavior, as indicated by the formation of ears and troughs.     

过氧化二异丙苯和酚醛树脂对HDPE/GTR共混物的原位反应性增容

采用过氧化二异丙苯(DCP)和热塑性酚醛树脂(HY-2045)在未添加催化剂时实现了对高密度聚乙烯(HDPE)/废旧轮胎胶粉(GTR)共混物的原位反应性增容, 并研究了其对共混物的微观形貌、 应力-应变曲线、 动态力学性能和结晶性能的影响. 扫描电镜结果显示, 共混物橡塑界面处有大量的纤维状物质同时嵌入到基体相和分散相中, 使得共混物的界面强度得到显著增加, 从而获得较好的综合力学性能. 差式扫描热量(DSC)和X射线衍射(XRD)测试结果表明, 原位增容后的共混物的结晶度显著降低, 致使其明显的拉伸屈服现象消失. 由于反应型增容剂DCP和HY-2045使得共混物在界面处形成化学交联, 尽管其结晶度有所降低, 但是其拉伸强度和断裂伸长率还是得到了显著的增加. 另外, 动态力学性能测试表明, 增容后的HDPE/GTR共混物中GTR相的玻璃化转变峰变宽, 玻璃化转变温度升高.     

Determination of the Bingham parameters of an electrorheological fluid in an axial flow concentric-cylinder rheometer

Electrorheological (ER) fluids are fluids that undergo changes in their rheological properties in the presence of an applied electrical field. The change in the flow properties with an applied electrical field has led to their being investigated for use as ‘smart’ lubricants. The Bingham model is currently used to describe the behaviour of these fluids. In this work, the Bingham model parameters of a commercially available ER fluid are obtained using an axial flow concentric-cylinder rheometer. Two methods are used to determine these parameters. One is the Weissenberg (—Rabinowitsch) method applied to thin annular slits, to obtain corrected stress—strain rate information. The other method involves directly fitting the velocity—pressure curve data to the axial flow rate equation of a Bingham fluid through concentric cylinders. The results obtained by these two methods differ by as much as 49.4 and 63.5% for the yield stress and viscosity, respectively. It is observed for this ER fluid that the yield stress increases according to a power law relationship with the applied electrical field. The viscosity appears to decrease linearly with an increase in the applied electrical field.     

聚吡咯在几种连续介质中的电流变效应

研究了聚吡咯在液体石蜡、硅油和蓖麻油中的电流变效应。结果表明：随着电场强度、聚吡咯浓度的增加,电流变液的漏电流增大,而随着剪切速率的减小,漏电流却增大。由蓖麻油和聚吡咯组成的电流变液的电流变效应最好。     

应力波载荷作用下CFRP、GFRP层板动态拉伸性能的实验研究

介绍了Hopkinson杆冲击拉伸实验设备以及实验技术,推导了应力、应变的计算公式。利用Hopkinson杆加载装置对CFRP、GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究,得到不同应变率下CFRP、GFRP层板的应力、应变(бε)曲线,以及断裂强度、拉伸模量、断裂应变等力学参数,以期对复合材料层板在冲击拉伸情况下动态力学行为和变形、破坏机理有一个初步的认识。     

磁流变液响应时间检测方法及装置研究

磁流变液的响应时间是一个关键指标,关系到磁流变智能执行器的实时可控性能。 然而,MRF 的动态响应面临从电 流、磁场强度及剪切应力等多参数耦合中解耦的难题。 本文提出基于偏置正弦激励电流的相位检测法,通过施加偏置正弦电流 激励正弦磁通密度,由扭矩与磁场相位差获得 MRF 响应时间,无需面临阶跃响应中的复杂解耦问题。 此外,本文通过关键机械 参数设计,突破商用流变仪的剪切率限制,实现了最高 3 000 s -1 下的响应时间测量。 基于此,本文设计和制作了一套 MRF 响应 时间检测装置,分析了装配偏心和磁场探针位置引起的误差;测得多种样品在 1~ 3 A 振幅电流下的响应时间为 23 ~ 140 ms,并 发现响应时间随 MRF 浓度增大而先减小再延长,且与外部磁场强度呈负相关。     

6061-T6铝合金薄板剪切试件设计及动态剪切力学特性分析

车身结构影响了整车的碰撞安全性,其中车身承载部件在碰撞过程中主要表现为剪切失效,因此需要对车身材料的动态剪切力学特性展开研究。为了描述6061-T6铝合金材料在复杂工况下的力学特性,进行了准静态和动态力学性能试验。基于不同应力状态和应变率下铝合金力学性能的测试数据,标定了材料的本构模型和断裂模型参数,并通过对比试验与仿真结果验证了材料参数的准确性。为了实现拉伸试验机开展铝合金薄板剪切试验,设计四种形状的薄板剪切试件,采用数值模拟对比所设计剪切试件的应力及应变分布,并分析不同剪切应变率对6061-T6铝合金材料剪切力学特性的影响规律。结果表明：圆形开口对称试件适用于研究塑性变形阶段的失效断裂,而圆形开口偏置试件适用于研究弹性变形阶段的应力应变关系。在低剪切应变率范围内,6061-T6铝合金无显著的应变率强化效应,然而随着应变率的增加敏感性有所提高。