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。     

基于链化模型的磁流变弹性体磁致效应影响因素分析

磁流变弹性体是磁流变材料中新的一员,它是由可磁化的铁磁性颗粒和橡胶基在外加磁场下固化而成的,固化后铁磁性颗粒在基体中形成链状等有序结构,因此其力学、电学、磁学等性质可由外加磁场控制.目前限制磁流变弹性体的大规模应用的一个重要因素是其磁致效应还不能够满足工程需要,制备出具有更大磁致效应的磁流变弹性体材料是当前的紧迫任务之一.在磁流变弹性体链化模型的基础上,引入斜链夹角的正态分布,采用偶极子法从理论上分析了诸多因素对磁流变弹性体磁致效应的影响,包括颗粒链的初始倾斜角、外加磁场强度、剪应变大小等,为材料的制备和性能的优化提供理论上的帮助.     

基于链化分析的磁流变弹性体剪切模量模型

磁流变弹性体是一种磁流变材料,由高分子橡胶基体掺杂微米级的铁磁性颗粒固化而成.基于磁性物理学理论,从磁流变弹性体在磁场作用下铁磁性固体颗粒极化成链的微观结构出发,探讨磁流变流体中固体颗粒间的相互作用机理,分析研究颗粒间的相互作用力,建立了一种微观力学模型,可用于分析磁流变流体在外加磁场作用下剪切模量及其影响因素的作用效果,揭示磁流变效应的微结构机理,为磁流变弹性体的性能优化、工程开发及应用提供理论依据.     

基于Digimat中RVE模型的磁流变弹性体的磁致压缩力学性能的数值模拟

磁流变弹性体的宏观压缩力学性能受其组分材料的体积比、形态和外加磁场等因素的影响。从3方面系统的研究了磁流变弹性体在磁场和压缩条件下的静态磁致力学性能。首先运用Digimat软件中的均匀化方法和RVE研究零磁场条件下的磁流变弹性体力学性能。然后研究了磁场条件下各向同性和各向异性磁流变弹性的磁致力学性能。最后利用实验方法研究磁流变弹性体的力学性能。得到了磁场的施加使得各向同性和颗粒成链磁流变弹性体的压缩模量增大,同时颗粒成链比各向同性磁流变弹性体的磁流变效应更大的结论。     

碳黑对磁敏高弹体力学性能的影响

磁敏高弹体也称磁流变弹性体，是一种新型的功能材料和智能材料，其力学性能可以由外加磁场来控制。制备了不同碳黑含量的磁流变弹性体，并实验研究了其磁流变效应和热稳定性，得出了碳黑对磁流变弹性体力学性能的影响。实验结果表明，制备磁流变弹性体时，向基体中添加适量的碳黑，能够增强材料的磁流变效应、降低材料的损耗因子、提高材料的热稳定性。     

γ射线辐照法制备硅橡胶基各向同性磁流变弹性体

磁流变弹性体是一种新型的智能材料,其力学性能可由磁场控制,因而在自适应减震器、阻尼可调部件和汽车悬浮刷等方面具有广泛的应用前景.本文选择羰基铁作为磁性粒子,在无任何外加磁场下,采用γ射线辐照法固化硅橡胶基体,制备各向同性的磁流变弹性体.作者详细研究了制备过程中可能影响磁流变效应及力学性能的各种因素,特别是固化时间以及不同添加剂,包括增塑剂、增强剂的种类及其含量等的影响,以获得硅橡胶弹性体磁流变效应和力学性能的优化,并提出了各向同性的磁流变弹性体的作用机理.     

磁流变弹性体剪切式动态力学性能测试

磁流变弹性体（MRE）是磁流变材料中新的一员,研究磁流变弹性体材料,其动态力学性能的探究是研究的重要组成部分,建立一套磁流变弹性体动态力学性能测试系统是需亟待解决的问题。设计了一种磁流变弹性体剪切式动态力学性能测试装置,由电磁振动台提供稳定的正弦激励,通过可调间距的钕铁硼永磁体产生可变的磁场,利用安装在测试系统中的力与加速度传感器,获取磁流变弹性体在往复剪切运动中的剪切力与加速度信号,其中加速度信号经两次数值积分获得位移数据,通过力与位移数据建立磁流变弹性体在动态剪切模式下的应力-应变关系,结合粘弹性材料理论模型,得到磁流变弹性体在剪切模式下的磁控动态力学性能参数。为研制高性能的磁流变弹性体提供了评价体系。     

磁流变弹性体的隔振缓冲器磁路分析

磁流变弹性体是一种新型的功能材料,由高分子橡胶基体掺杂微米级的铁磁性颗粒固化而成,其剪切模量可由外加磁场控制.利用磁流变弹性体开发的隔振器具有无需密封、性能稳定、响应迅速等特点,在小振幅隔振系统中极具应用前景.探讨了隔振缓冲器设计中的相关问题,研究了基于磁流变弹性体的隔振器的磁路计算方法,利用ANSYS软件对其磁路结构进行了分析验证.仿真结果的分析有助于进一步优化磁路结构,使磁场效能得到最大的发挥.     

一种刚度、阻尼可控的新智能材料——磁流变弹性体

磁流变弹性体(Magnetorheological elastomer)是磁流变材料中新的一员,是由天然或人造橡胶和微米级的可磁化颗粒在外加磁场下固化而成.由于颗粒在橡胶中形成了近似链状结构,因此其流变特性(如刚度、阻尼)可由外加磁场来控制.综述了近年来国内外磁流变弹性体的研究情况,分析了其理论模型和一些力学性能测试方法,并展望了其应用前景.     

圆筒式磁流变离合器的设计分析

磁流变离合器是通过磁流变液的剪切应力传递转矩的器件.本文建立了圆筒式磁流变离合器的几何设计方法,得到了磁流变液传递的转矩和两圆筒间能产生磁流变效应的最小间隙的设计计算公式,为离合器的几何设计奠定了理论基础.研究结果表明:转矩可由外加磁场连续控制;选择磁饱和时高屈服应力和零磁场时低粘度的磁流变液材料,能使设计的离合器的尺寸小而紧凑.     

磁流变弹性体调频吸振器的研制

传统的动力吸振器吸振频带较窄,限制了稳定性和吸振效果的提高,影响了其应用范围.而磁流变弹性体是一种剪切模量可由外加磁场可控的智能材料.本文利用磁流变弹性体作为动力吸振器的弹性元件和阻尼元件,并采用移频调谐的控制方法,设计了一种可调频的动力吸振器.对其进行的动力特性的研究表明,该吸振器移频范围较宽,在较宽的吸振带宽内具有较好的吸振效果.     

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.     

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.     

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%.     

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MRE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MRE,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MRE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的增加更加显著;磁流变弹性体的损耗因子随着取向磁场的增加逐渐增大,而当取向磁场高于250mT后,损耗因子几乎不变。相关结果可对磁流变弹性体的设计制备提供理论依据。     

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。     

磁致链化对磁流变弹性体压阻效应的影响

为研究磁流变弹性体(Magneto-Rheological Elastomer,MRE)压阻效应机制及其影响因素,基于场致发射效应机制,结合均匀型与磁致链化型MRE结构特点,分别建立了两类镍粉填充液态硅橡胶型MRE的导电模型,得出了相应的MRE端面电阻表达式,分析了镍粉质量分数、测试电压对两类MRE阻值的影响;在零场下制备了均匀型MRE,在匀强磁场下制备了磁致链化型MRE,对两类MRE的压阻特性进行了系统测试;通过分析比较两类MRE的正压力与电阻对数的映射关系,验证了理论模型的合理性;相比于均匀型MRE样品的高阻抗和较小的阻值变化范围,在0~6kPa压力下,磁致链化型MRE样品阻值变化区间为10~106Ω,在触觉传感应用中具有更好的适用性。     

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。     

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.