为研究运行参数对泵性能及剪切应力的影响,采用高速摄像技术对泵内流动进行拍摄,并对泵内剪切应力状况进行数值模拟。建立血液泵内部流动可视化试验方法,揭示了泵的外特性随叶轮转速及血液流量的变化规律,同时阐明了泵的结构及运行参数对泵内剪切应力的影响。研究结果表明泵内高剪切应力主要集中在蜗舌及叶片尾部,降低转速和增大流量都能够有效降低泵内剪切应力;试验所得流体运动轨迹与模拟结果相一致,且外特性误差在6.9%以内。

表面活性剂的亲水-疏水平衡值(HLB)对表面活性剂的影响很大。其中聚乙二醇的HLB值为20,有很强的亲水性,油酸的HLB值为1,有很强的亲油性。本文探索通过使用这两种具有典型HLB值的表面活性剂来改善磁流变液性能,主要研究其对磁流变液稳定性的影响。试验表明在油基磁流变液中,使用亲油性的表面活性剂较使用亲水性的表面活性剂具有更好的沉降稳定性,而混合使用此两种表面活性剂的效果较单独使用效果更佳;添加触变剂也能在一定程度上提高磁流变液的沉降稳定性;少量添加剂的使用能改变磁流变液的剪切应力,但变化不大。

针对纯水系统平面O形密封存在的失效问题,从平面密封结构出发,研究了影响密封间隙大小的主要因素,给出了介质压力和螺栓预紧力与结合面间隙的关系,并以某纯水支架卸载式三通块的平面密封为例,基于ABAQUS建立了平面O形密封的有限元仿真模型,分析了密封间隙和介质压力对密封主应力、接触应力及剪切应力等密封性能的影响规律。仿真结果表明当平面O形密封的螺栓负载力大于预紧力时,将会在结合面产生间隙,且间隙随预紧力和工作压力的增大而变大;平面O形密封的等效主应力、上下接触应力随结合面间隙的增大而减小;密封间隙处的剪切应力大于材料的抗剪强度是出现间隙咬伤的主要原因,且间隙越大极限挤出压力越小,密封越容易被挤出而损坏。

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%0X003A%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。

针对不同温度下磁流变液的性能差异巨大,造成高温环境条件下磁流变液流变效应下降、剪切力变化不可控甚至传动装置传动失效等问题,分析了温度对磁流变液及其剪切应力的影响,在此基础上建立了磁流变传动装置的有限元模型对传动装置工作时的温度场进行分析。研究结果表明,温度对磁流变液的黏度有较大影响,进而影响磁流变液的流变特性和屈服应力;温度对磁流变液的力学性能影响明显,特别是在温度高于100℃后,材料在磁场下的成链受到显著影响,造成流变效应下降、剪切力变化不可控等问题;磁流变液工作时磁性颗粒间的滑差会造成磁流变液温度的显著升高。

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。

针对航空航天等领域薄壁件难装夹所引起的加工精度问题,设计了一套磁流变液柔性夹具,结合磁流变液固化特性,通过提高弱刚度结构辅助支撑的强度,考虑磁场强度及位置等对工件刚度影响的关键要素,采用Maxwell进行磁场仿真并进行案例实验验证。实验测试了磁场大小、剪切应力和铣削力等关键数据,研究与分析了三者之间的作用关系,发现磁场强度越大,剪切应力越大而铣削力越小。通过与传统夹具对比,发现磁流变液夹可提高装夹性能,其中有MRF时加速度值为0.29g,与无MRF对比降低了82.4%,加工时振动明显减小;无MRF与有MRF对比同心度值降低38.5%。相关成果为航空航天领域薄壁件加工装夹技术提供支撑。

在磁流变液工作过程中不可避免会产生热量,使工作温度升高并影响磁流变液相关性能。笔者从电磁、摩擦和磁热效应等方面综述了磁流变液工作过程中热量产生机理,并且阐述了工作环境温度升高后对磁流变液各组成成分、黏度和剪切应力等主要特性的影响。温度的升高不仅会使磁流变液各成分发生相应变化,也会使黏度和剪切应力减小,导致磁流变液性能降低甚至发生不可逆变性。因此笔者认为:为了有效延长磁流变液使用寿命,一方面可以优化磁流变液配方,配制出具有良好温度适应能力的磁流变液,另一方面可以通过建立包含温度参数的剪切屈服应力模型来预测磁流变液性能随温度变化情况,从而更加精确控制磁流变液工作温度;当温度大幅上升不可避免时,应及时采取冷却措施。

汽车桥壳是大尺寸复杂形状管件,横截面存在小圆弧,使用传统液压胀形需要超高内压,难以成形。本文简介胀压成形工艺,分析了预成形管坯多向压制过程,揭示出小圆弧的成形机理,并推导出应力大小与内压、外压的表达式,给出小圆弧内壁点近似... 展开更多

主要研究旋流场中液滴破碎与临界操作参数间的关系,确定旋流场中液滴破碎临界操作参数。首先通过对液滴在旋流场中所受剪切应力液滴变形及破碎依据的及分析,得出液滴破碎的原因,并发现临界操作参数与旋流器结构尺寸及进料物性有关,进而推导出临界进料平均速度和临界进料流量的计算公式,并运用算例仿真确定临界参数,为液-液旋流器最佳操作参数的确定及旋流器结构尺寸的设计提供了理论依据。