非均匀磁场下磁流变液剪切屈服应力的温度特性

利用自行研制的非均匀复合场(温度、磁场)下磁流变液剪切屈服应力实验装置,测试、研究了非均匀磁场、不同剪切速率下磁流变液剪切屈服应力的温度特性。结果表明,磁流变液在17~150℃温度范围内粘度温度性能稳定,剪切屈服应力-温度特性曲线在17℃和150℃时发生突变:在低于17℃时剪切屈服应力随着温度的上升而下降,17~150℃温度范围内剪切屈服应力近似不变,温度超过150℃时,磁流变液的剪切屈服应力随温度的升高而下降。     

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。     

具有楔形间隙的圆筒式磁流变液离合器传动性能研究

针对传统的圆筒式磁流变液传动装置存在轴向长度过长且传递转矩较小的问题，提出一种具有楔形间隙的圆筒式磁流变液离合器。运用有限元法对装置进行磁场仿真，在相同输入电流下，分析不同截面下不同间隙厚度的磁场分布，得出磁流变液的剪切屈服应力。根据传动装置的结构特点和Bingham模型理论，基于计算流体动力学对楔形间隙内流场的速度、压力、黏度及剪切应力分布进行分析，得到传递转矩随结构和转速的变化。研究结果表明，磁流变液间隙差越大，该楔形间隙提供的转矩越大；同时，磁流变液在挤压强化后，剪切屈服应力显著增加；在磁感应强度为0.55 T，初始屈服应力为30 kPa的条件下，同转速60 rad/s下相较于传统圆筒式磁流变液离合器，传递转矩提升了约1.12倍。     

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。     

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。     

复合场下磁流变液层间剪切屈服特性研究

为了研究磁流变液在磁场、温度场共同作用下层间剪切屈服特性,考虑磁化饱和程度以及局部磁场聚集效应的影响,结合经典偶极子和局部场偶极子理论模型,建立了新型颗粒间作用力计算模型—偶极子边界理论模型,理论分析了偶极子边界中颗粒链之间的相互作用力以及同一链中两相邻颗粒间作用力,并给出作用力的数学表达式,搭建了基于线圈外置的圆盘式传动结构的测量装置,通过实验研究验证理论的正确性。结果表明偶极子边界模型计算误差比经典偶极子理论模型和局部场偶极子理论模型小,弱磁场作用下,偶极子边界理论模型计算所得剪切屈服应力结果与实验值的偏差最小,在-1.5%~1%之间;在强磁场作用下,由偶极子边界理论模型计算所得结果与实验值的偏差最小,在-0.4%~0.2%之间。     

纳米Fe3O4对装甲车辆用磁流变液性能的影响

针对装甲车辆对磁流变液的特殊使用要求,制备了添加纳米Fe3O4的磁流变液。研究了纳米Fe3O4磁性颗粒含量对磁流变液性能的影响。结果表明,加入适量的纳米Fe3O4(如1%)不但可以提高磁流变液的剪切应力,降低磁流变液的零场粘度,同时可提高磁流变液的沉降稳定性。选取加入纳米Fe3O4量为5%的磁流变液进行试验研究,结果表明:低温条件下,磁流变液粘度变大,剪切应力增大;高温条件下,磁流变液粘度变小,剪切应力减小。耐久性试验表明经过6000km的工况后磁流变减振器阻尼力衰减不大,证明制备的磁流变液能较好满足装甲车辆的要求。     

磁流变液离合器离心力特性研究

以圆盘式磁流变液离合器为例,介绍了磁流变液离合器的工作原理,用Bingham模型描述了磁流变液随外加磁场变化的流变特性;对离心力进行模型描述,由于离心力的作用引入无量纲的特性参数,分析了特性参数与其它变量间的关系,在此基础上分析了不同变量参数对磁流变液稳定性的影响;建立了磁流变液离合器转矩与体积分数分布曲线斜率关系的数学模型,指出提高输出转矩的方法,为磁流变液离合器的设计提供理论参考.     

产生匀强磁场的球状线圈设计

根据Biot-Savart定律和磁场叠加原理,提出了一种产生匀强磁场的三维正交球状反馈线圈系统的设计方法.为分析该系统内部的磁场分布,建立了球状线圈内磁场分布的数学模型,并讨论了其磁场分布、分布均匀度与线圈匝数,线圈间距和有关参数之间的关系.分析结果表明球状线圈能在较小的几何尺度内产生较大范围的均匀磁场,可根据磁传感器几何尺寸和对匀强磁场均匀度的需求,利用此设计方法确定球状线圈的线圈匝数和线圈间距等绕制参数,实现磁传感器的磁场反馈.     

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。     

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.     

电磁永磁互调解锁装置仿真与设计

针对工业系统中机械连接的控制需求,设计一种以电磁体和永磁体间的斥力为解锁分离力,永磁体对电磁体铁芯的磁力作为预紧力的电磁永磁互调解锁装置.首先用磁路分析法分析电磁力与永磁力之间的互调原理,然后利用仿真软件分析轭铁关键结构参数对解锁分离力的影响,最后依据研究结论制备了尺寸为45mm×40 mm×40 mm的样机,证明了该...     

磁流变弹性体压缩模式下的力学性能

分别以羰基铁粉和羰基镍粉为磁性颗粒制备了不同组分的磁流变弹性体,分析了材料组分、外加磁场等对材料力学性能的影响。结果表明,磁流变弹性体的磁致弹性模量随磁性颗粒含量的增大而增大。在低磁场条件下,磁流变弹性体的磁致弹性模量随磁场的增强而迅速上升,当磁场较高时,磁致弹性模量增加趋势减缓直至饱和;在相同的质量含量条件下,以羰基镍粉为填充物的磁致弹性模量要低于以羰基铁粉为填充物的磁致弹性模量,且随着磁场的增强,二者磁致弹性模量的差值增加;磁流变弹性体的弹性模量随增塑剂含量的增加而减小,磁致弹性模量随增塑剂含量的增加而增加。     

可视化技术在交流磁系统静、动特性有限元分析前后处理中的应用

从前处理、计算数学模型及后处理三个方面出发,着重介绍可视化技术在交流磁系统静、动特性有限元分析软件的应用,并以控制与保护电器CPS－32中的电磁铁为例进行了分析计算。     

增加大中型水轮发电机转子剩余磁场的永磁装置

永磁装置是一种用于使水轮发电机静止励磁系统可靠快速起励的新型专利装置。文中阐述了其作用和特点,并分析了水轮发电机静止励磁系统的起励过程,发电机或系统发生事故时的快速灭磁过程,说明该装置可提高水轮发电机开机成功率和缩短开机时间,也不会影响事故发生的快速灭磁。