硅橡胶基磁流变弹性体制备及动态剪切性能研究

磁流变弹性体是一种新型的智能复合材料,其动态力学性能受磁场控制,可以应用于变刚度或避免共振的智能器件。在原有制备磁流变弹性体的基础上尝试采用不同的组份配比制备了以双组份室温硫化硅橡胶为基体的高性能磁流变弹性体。在0～700mT磁感应强度范围内,使用动态信号测试分析仪来测试分析所制样品的磁致动态频响函数。结果表明,在700mT磁感应强度下及羰基铁粉质量分数为75%时,所制备的磁流变弹性体的共振频率相对变化率可达到30%,具有较好的频率可控特性,同时,其动态剪切模量最大相对变化率可以达到67%,达到了磁场控制剪切模量的目的。     

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%.     

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。     

磁流变弹性体的制备及其压敏导电性能研究

针对磁流变弹性体的导电特性,设计了一种磁流变弹性体导电性测试元件,确立了其基本的制备工艺。基于磁流变弹性体导电性元件的可靠性,在相同条件下制备不同配比单一粒径磁流变弹性体样品,进一步设计整个导电性元件的压敏特性测试装置,并利用该装置对磁流变弹性体样品的电流与电阻率进行测试,结果表明,该元件可以实现磁流变弹性体压敏导电特性的稳定性测试,通过测试数据分析得到磁流变弹性体由于基体材料的粘弹性压应力随时间衰减,较小的颗粒体积比对混合液的黏度影响较小,对磁流变弹性体样品的电导影响更加敏感。     

磁流变弹性体力学性能测量系统的建立

磁流变弹性体的性能参数很多.其中磁流变弹性体的磁控性能部分是这种材料的主要参数.然而现在国际上对磁流变弹性体的力学性能的测量缺乏标准性.不同的测试系统得到的结果差别也很大.本文建立了一套磁流变弹性体力学性能的测试系统.使用了经过改造的,可以实现力磁耦合的DMA动态测试系统和自制的动态力学性能测试系统,能够全面分析磁流变弹性体的磁致动态力学性能;改造了具备力磁耦合功能的电子拉力机,可以测试磁流变弹性体在不同磁场强度和应变率情况下的准静态模量;并建立了传统的标准橡胶测试手段,可以对磁流变弹性体的强度、硬度、抗疲劳性和回弹性等多项机械性能进行较为完整的测量.这一系列测试系统的建立,为磁流变弹性体的性能测试提供了较为全面的评估体系,为磁流变弹性体的性能突破和实用化研究打下了基础.     

磁流变弹性体的厚度对其力学性能的影响

磁流变弹性体在变刚度变阻尼的隔振或吸振系统中具有广阔的应用前景,材料厚度是影响结构优化和减振效果的重要因素。为了研究材料厚度对磁流变弹性体力学性能影响,制备了同一组分不同厚度的4种试样,采用流变仪对磁流变弹性体在不同磁场、应变、频率下的动态力学性能进行表征。通过对测试结果的处理与分析,得到了磁流变弹性体材料厚度与力学性能之间的变化关系,为磁流变弹性体装置的优化设计提供依据。     

磁流变弹性体压缩模式动态力学性能测试

磁流变弹性体是一种新型的磁流变材料,已被成功地应用于变刚度器件设计中。为了评价磁流变弹性体材料性能,迫切需要建立一套磁流变弹性体性能测试系统。利用电磁振动台的线性扫频功能,采用激光位移传感器同步获取测试系统在不同磁感应强度下测试系统的激励与响应信号,通过系统的运动力学模型和相关理论计算,实现压缩模式下的磁流变弹性体刚度与阻尼性能的测试。该测试系统的建立为研制高性能的磁流变弹性体提供了动态压缩模式下的评价手段。     

磁流变弹性体的导电机理分析

磁流变弹性体的制备过程中,其内部导磁颗粒沿外加磁场方向聚集成链状。颗粒链能作为导电通道使得磁流变弹性体导电。根据磁流变弹性体的颗粒结构特点,在其内部选取导电单元作为导电模型。分析了导电单元的导电特性,得到磁流变弹性体的电导率表达式。制备了磁流变弹性体样品并测试其导电性能,验证了理论表达式的正确性。结果表明,流过磁流变弹性体的电流由传导电流和隧道电流组成,其电导率是与电压相关的非线性函数。     

磁流变弹性体的动态压缩性能

制备了聚氨酯基磁流变弹性体,并构建了一种压缩性能的实验装置,对磁流变弹性体的动态压缩性能进行了系统的研究.采用激振的方法,建立了磁流变弹性体的动态力学性能的理论模型,提出了磁流变效应的计算方法.分别研究了预压缩、激励振幅、激励频率、外加磁场对磁流变效应的影响.结果表明,磁流变弹性体的磁流变效应随着外加磁场、激励振幅的增...     

磁流变弹性体夹层梁的振动响应特性实验研究

摘 要：设计和制备了基于磁流变弹性体材料的夹层结构梁,对所制备的磁流变弹性体夹层梁的振动响应特性进行了实验测试和分析。实验结果显示,在外加磁场作用下,磁流变弹性体夹层梁的振动响应幅值和固有频率将发生改变,具有减幅和移频特性。表明磁流变弹性体材料在磁场控制下,能改变夹层梁的振动响应特性,可实现对柔性梁的实时振动控制。     

磁流变弹性体的制备及力学性能研究

研究和设计了不同的制备磁路用于制备磁流变弹性体材料,结果表明使用线圈加磁装置可产生可调的磁场,而使用永磁铁加磁时,有导磁装置产生的磁场明显大于直接用永磁铁加磁,并且磁力线几乎无扩散,很好地运用了磁能量.并根据单自由度原理搭建了磁流变弹性体的力学性能测试平台,通过理论分析和推导,得到了磁流变弹性体在不同磁感应强度下的刚度与损耗因子等力学性能参数的计算方法,为高性能磁流变弹性体的制备及准确的力学性能测试提供了技术参考.     

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。     

蒙脱土对硅橡胶基磁流变弹性体性能的影响

考察蒙脱土对硅橡胶基磁流变弹性的动态力学特性和磁流变性能的影响，通过调节体系中蒙脱土的含量优化硅橡胶磁流变弹性体的综合性能。研究结果表明，当弹性体中蒙脱土的含量在4．6％时，硅橡胶基磁流变弹性体／蒙脱土复合材料的模量比纯弹性体的模量提高了近345％，硅橡胶磁流变弹性体的磁致模量达到1.76MPa，磁流变效应为63．7％。     

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.     

碳纳米管增强天然橡胶基磁流变弹性体的制备及性能研究

磁流变弹性体(MRE)是一种具有优异磁控特性的粘弹性材料,在智能减振、传感器、电磁吸波等领域具有重要的应用价值。为了提高天然橡胶基MRE的力学强度和磁致特性,通过掺杂碳纳米管对其进行补强。并对制备的MRE样品进行了静、动态力学特性测试,研究了不同含量碳纳米管对天然橡胶基MRE的力学强度、磁控特性和阻尼特性的影响。测试结果显示,少量的碳纳米管能够提升MRE的磁致特性,同时提高其拉伸强度。该研究制备的高性能MRE不仅能很好地应用于智能减振器件中,还可以为高性能MRE的研制方法提供借鉴。     

镍粉填充型磁流变弹性体压敏与温敏电阻特性研究

磁流变弹性体具有良好的压致电阻敏感特性和温度-电阻敏感特性,在柔性触觉传感领域表现出应用潜力。以羰基镍粉作为导电填充颗粒,硅橡胶作为基体,分别制备了镍粉随机分散和磁致链化的磁流变弹性体样品,测试了磁流变弹性体在不同温度下的压力-电阻特性和定值压力下的温度-电阻特性。分析了镍粉体积分数、外加电压、镍粉磁致链化对磁流变弹性体压阻特性的影响和不同温度下磁流变弹性体的压敏电阻规律。研究表明,体积分数为26%的磁流变弹性体在较低加载电压下,不仅其对数电阻与压力具有较好的线性关系,而且压力感知范围较宽;磁致链化可显著提高MRE压阻灵敏度;在不同恒定压力下,温度-电阻曲线具有一致的变化规律,呈现出先降后升的特性。     

基于MRE的变刚度变阻尼减振器设计研究

针对磁流变弹性体材料的变刚度及变阻尼特性,将其成功应用于半主动控制减振器研究中。设计专用磁场发生夹具,制备了具有良好磁流变效应的磁流变弹性体材料,并对其力学性能参数进行测试;根据磁流变弹性体材料在挤压工作模式和剪切工作模式的特性,设计了刚度、阻尼均可变化的减振器,并利用有限元软件对该设计方案进行电磁场仿真分析;试制减振器原理样机,在INSTRON万能拉压试验机上,测试其在不同磁感应强度下的变刚度变阻尼特性。试验结果表明:在模拟半主动控制策略下其动刚度变化最大可达55.4%,阻尼变化可达214.3%,证明了该设计方案的可行性。     

舰用磁流变弹性体隔振器设计及性能分析

根据磁流变弹性体的工作模式和工作原理,设计一种舰用新型的磁流变弹性体隔振器结构,该隔振器中磁流变弹性体处于剪切压缩的状态。采用经典理论对隔振器尺寸进行计算,并应用有限元对其静、动态力学性能进行分析,并对隔振器在不同控制电流下的动态性能进行试验,结果表明,所设计的磁流变弹性体隔振器结构是合理的;随着控制电流的增大,动态刚度不断增大,当控制电流超过2 A以后,动态刚度的改变量趋于平缓;隔振器动态刚度随磁场的变化较明显,即隔振器刚度可进行有效调节。     

硅橡胶基磁流变弹性体相对磁导率研究

磁流变弹性体的最大特性就是其刚度和阻尼可以在外加磁场作用下实现实时且可逆的控制,而磁流变弹性体的相对磁导率是影响其可控范围的重要因素之一。以硅橡胶基不同组分磁流变弹性体为研究对象,在分析了相对磁导率测量原理的基础上,搭建了基于谐振电路的磁流变弹性体相对磁导率测试系统,实验研究了影响磁流变弹性体相对磁导率的因素。结果表明,磁流变弹性体的相对磁导率随磁性颗粒含量的增加而增加,随磁场强度的增加而减小;在相同质量分数条件下,以羰基铁粉作为填充物材料的磁流变弹性体的相对磁导率要高于以羰基镍粉为填充物的相对磁导率。且磁流变弹性体的相对磁导率随增塑剂含量的增大而增大。     

叠层型磁流变弹性体智能隔震支座及其磁场有限元分析

磁流变弹性体（magnetorheological elastomers,简称MRE）是由天然橡胶或者硅橡胶基体和磁性颗粒组成的新型智能材料,其剪切性能和储能模量可以随着外加磁场的改变而变化。本文创新地提出利用磁流变弹性体材料代替普通橡胶材料,利用其磁流变效应设计制作叠层型智能隔震支座的思路,并且对自行设计的智能隔震支座进行了磁场有限元分析。建立了单线圈磁能输入和双线圈磁能输入结构的二维有限元模型,分别改变支座上下连接板厚度、线圈匝数、电流的大小,分析磁流变弹性体处磁感应强度的变化情况,从而得到电流大小以及支座的结构尺寸与磁感应强度之间的关系。分析结果表明：智能隔震支座磁流变弹性体处的磁感应强度最大可以达到1.2T,该调节范围可以充分发挥磁流变弹性体的流变效应,说明本文提出的新思路是完全可行的。