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。     

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。     

磁流变液特性及其装置在工程领域中的应用

磁流变液是一种在外加磁场作用下流变特性发生急剧变化的新型智能材料。介绍磁流变液的主要特性及其工作模式、近年来磁流变液装置在工程领域尤其在机械工程中的应用,以及国内外磁流变液的发展现状。     

磁流变液高剪切率特性测试方法及装置

为了研究磁流变液（magnetorheological fluid,简称MRF）在高剪切率应用场合的流变特性，设计了一种基于流动模式的MRF流变特性测试装置。利用平行板模型得到了MRF的性能参数关于阻尼通道的结构参数、压力梯度的解析解，并分析了流体的流态变化，为高剪切率条件下MRF流变特性的测试提供了理论依据。通过实验得到了阻尼通道中磁感应强度与励磁电流的关系，分析并排除了MRF流变特性测试的影响因素。最后，使用该装置对本研究小组配置的MRF试样进行了测试。结果表明，MRF的剪切屈服强度随活塞速度的增大而减小，设计的流变测试装置的剪切率可达到2.5×105／s，能满足高剪切率条件下MRF流变性能测试的特殊要求。     

磁流变液的流变学特性检测方法与仪器研究

根据磁流变液装置设计和材料性能评价的需要,分析了磁流变液的流变学特性描述模型:在不同温度和磁场下,磁流变液的剪切应力与剪切应变率之间的关系.为实现磁流变液的高剪切率和高磁场强度,提出一种基于双边圆筒剪切模式的磁流变液流变特性检测方法,利用磁流变液剪切流动平衡微分方程和边界条件,研究了通道中磁流变液标称剪切应力与传递力矩之间的理论关系,标称剪切应变率与转子角速度之间的理论关系,并给出相应的算法,实验得到剪切通道中磁感应强度与励磁电流的关系.合理选择了扭矩传感器、转速测量仪、温度测试仪和电流计等,研制出磁流变液测试仪器,通道磁感应强度超过了6 000 Gs,剪切率超过了1 000 s-1.对某种牌号的磁流变液测试,并与重庆大学工程力学系测试结果能够良好吻合.     

一种新型控制阀的性能研究

根据磁流变液的流变特性,设计了一种磁流变液控制阀。对该控制阀控制性能进行了试验研究,测试了压力差与外载、外加磁场的关系,并进行了数学建模,确定了该控制阀两端压力差与控制电流的关系,为实际应用打下了基础。     

磁流变阻尼器阻尼性能研究

为了研究新型可控流体磁流变液的特性以及利用以磁流变液为流体的阻尼器的阻尼特性，本文对磁流变液的重要组成部分——磁性微颗粒进行了介绍．并讨论了描述磁流变液的流变模型。在分析现有磁流变阻尼器结构的基础上．提出了一种改进的阻尼器结构。最后对改进结构测试了其性能，分析了影响其性能的各种因素，并提出了目前尚待解决的主要问题。     

缓速器磁流变液性能检测装置的试验研究

为测定缓速器在不同的温度、不同磁场及不同转速下的工作特性,研制了缓速器磁流变液性能检测装置,并进行了试验研究。该装置结构简单,驱动可靠,测试方便且精度较高,可测试不同工作间隙、不同温度、不同磁场强度下的不同成分的磁流变液的流变学特性。该装置具有剩磁小、测试结果重复性好、测试数据准确可靠、能耗低等优点。     

缓速器磁流变液性能检测装置的试验研究

为测定缓速器在不同的温度、不同磁场及不同转速下的工作特性,研制了缓速器磁流变液性能检测装置,并进行了试验研究。该装置结构简单,驱动可靠,测试方便且精度较高,可测试不同工作间隙、不同温度、不同磁场强度下的不同成分的磁流变液的流变学特性。该装置具有剩磁小,测试结果重复性好、测试数据准确可靠、能耗低等优点。     

磁流变液及其工程应用

磁流变液是一种在外加磁场作用下流变特性发生急剧变化,、且该变化连续、快速、可逆、可控的新型智能流体.本文介绍了磁流变液的组成,并对其流变机理进行了阐述.同时,该文还给出了磁流变液在汽车半悬架、制动器、传感器、精密研磨和抛光等工程应用和发展.     

旋转式磁流变测试仪的设计与研究

由于磁流变液的应用前景广阔,而市场上磁流变液性能测试系统相对短缺,为了更好地促进磁流变液的工程应用,有必要研究磁流变液的性能测试仪.通过理论计算和实验验证的方法,设计了一种磁流变旋转式测试仪,用实测的办法验证了磁场理论计算的正确性.测试表明,当电流为1.6A时磁场达到0.5582T,MRF4的剪切应力达到70.12KPa,当电流为1.4A,磁场为0.5483T,剪切屈服强度51.6KPa.     

磁流变液定量测试方法研究

针对MRF再分散性性能没有量化标准及测试方法的问题,提出了采用搅拌静置6个月MRF至均匀分散状态,测量电机扭矩和转速,计算这一过程中消耗电机功率的方法,以消耗功对MRF再分散性进行量化。设计开发了测试系统,对3种MRF进行了测试,结果说明测试系统性能可靠,测试方法实用性强。     

磁流变液动态性能分数阶建模研究

建立了磁流变液测试系统的分数阶模型,并利用分数阶微分方程的数值解和最小二乘法拟合了该分数阶模型,探究了不同转速磁流变液的动态性能。实验结果表明：分数阶模型能更准确、更细微地描述磁流变液的动态性能和黏弹特性;磁流变液的阻尼特性随转速和羟基铁粉含量的提高而明显增强;所建模型阶数的范围在0到2之间,且其是否大于1与弹性项和惯性项的比值变化有关。另外,羟基铁粉的含量和转速大小对磁流变液黏弹特性都有较大影响。     

基于流动模式的汽车双筒式磁流变减振器设计与试验研究

提出一种基于流动模式的汽车单出杆、双筒式磁流变减振器的结构与工作原理,该减振器采用已有汽车悬架双筒式普通液压减振器的设计标准制造,对现有双筒式减振器具有很强工艺继承性。根据Bingham流体模型建立双筒式磁流变减振器阻尼力数学模型,并提出该减振器的磁路设计方法;针对磁路的非轴对称特性,建立磁路三维有限元仿真模型,结合北京现代某款汽车前悬架减振器的技术要求和磁流变液流变特性,进行三维静态磁场分析,确定活塞磁路的主要参数。制作汽车双筒式磁流变减振器,并对此进行台架特性试验;通过试验与理论计算对比,结果表明理论计算数据与试验数据较吻合,所提出的双筒式磁流变减振器设计方法是可行的,对汽车双筒式磁流变减振器的设计使用具有指导意义。     

基于虚拟仪器的磁流变制动器的测试系统

建立了一种基于虚拟仪器的磁流变制动器的虚拟测试系统。系统以模拟工作台、磁流变制动器虚拟测控仪、PCI总线、传感器、信号调理电路、可控直流电源、变频器、采集卡以及连接设备等作为硬件平台，采用LabVIEW作为软件开发工具，利用软件对采集来的数据进行了处理、结果显示以及数据查询。测试过程中，通过该系统，在不同的线圈控制电压和不同的电机工作转速的条件下，对磁流变制动器的制动过程进行检测，并根据测试结果，应用MATLAB对实验测试数据进行拟合，得出影响制动性能的一些因素与制动性能之间的关系，从而为进一步设计智能制动器提供实验依据。     

磁流变发动机悬置的参数化建模与辨识

研究频变、磁变效应下的磁流变悬置的力学模型建立问题。以某磁流变悬置为例,根据Bingham模型,将悬置恢复力分为库仑阻尼力、弹性恢复力,黏性阻尼力三部分;通过分析各部分力与频率、磁场的相关性分析,提出一种改进的多项式Bingham参数化模型。该模型以外部电流、外载频率为变量,通过推导外部位移激励的能量耗散、储存关系,提出该多项式模型中九个待识别参数的辨识方法。设计了试验方案,并通过真实试验测试各种工况下该挤压式磁流变悬置的恢复力-位移关系,根据所提方法,得到在不同工况下的磁流变悬置的恢复力随电流、外载频率变化的关系。对比试验结果表明,该参数化模型在动刚度、滞后角以及滞回曲线上能良好地反映悬置的宽频段动力学特性。     

磁流变液阻尼器振动控制测试系统的设计

设计了用于测试磁流变液阻尼器减振效果的半主动控制系统,利用压电式加速度传感器、数据采集卡和伺服电动机,通过数字PID的控制方式控制电动机转速和磁流变液阻尼器的活塞运动频率;利用VC++6.0软件设计了数据采集和控制程序,并对某结构进行了振动控制的实验研究,实验结果表明:设计的振动控制测试系统能使结构的振幅减小明显,减振效果良好。     

磁流变液稳定性研究

磁流变液的沉淀问题一直是影响磁流变液应用的一个关键问题,其稳定性影响磁流变液应用器件的正常工作。本文讨论了在外磁场作用下、重力场作用下以及悬浮颗粒相互作用引起的磁流变液的沉降聚集问题,分析了各种抗沉淀措施,对磁流变液的制备有现实的参考意义。     

磁流变抛光液流变性测试研究

磁流变抛光液在磁流变抛光中起着极其重要的作用,其性能的好坏尤其是其流变性能的好坏直接影响到磁流变抛光的成败。因此在磁流变抛光液配制的过程中需要对磁流变抛光液的流变性进行定量的测试来指导选择其组成成分和确定各成分的比例。本文根据磁流变抛光液在磁场中的流变效应设计制造了一台磁流变仪并详细分析了各部分结构和测试原理,并在此基础上用该装置对自行研制的水基磁流变抛光液试样进行了一系列的实验测量。通过对实验数据的分析,验证了该系统的可靠性并得到了一些配制磁流变抛光液的规律。