磁流变液是铁磁性颗粒分散到低粘度的油中形成的稳定的悬浊液。其扩散特性主要由颗粒本身的物性和颗粒间的相互作用而决定。为了更好的控制颗粒间的相互作用，我们加入同样物性，但尺寸更小的颗粒，以调控悬浊液的流动特性。研究显示，在高体积百分比的磁流变液中加入亚微米尺寸的铁颗粒可以显著改善流体在没有外加磁场情况下的流动特性。受范得华力影响，加入的小颗粒首先附着在大颗粒周围，形成组装体，组装体间范得华力较小，从而有效降低了流体粘度。流体的粘度随着小颗粒在大颗粒上附着的比例不同而变化。随着小颗粒的增加，流体中铁颗粒的体积百分比增加，从而提高了磁流变液在磁场中的屈服应力，增强了磁流变液的磁流变效果。

利用大型有限元软件ANSYS，对受单向拉伸的中心穿透裂纹板进行了三维弹塑性断裂计算和分析，分别得出屈服应力、切线模量、裂纹深度及板的厚度的不同引起J积分值的变化，为防断裂设计的选材和结构完整性评价分析提供了理论依据。

分析了平行圆盘式磁流变液屈服应力测试仪的工作原理,结合磁路欧姆定律和安培环路定理,对一种圆盘式磁流变液屈服应力测试装置的磁路进行计算,确定励磁线圈的相关参数。在此基础上,运用有限元软件Ansys中的磁场分析单元对磁路进行建模... 展开更多

磁性液体密封是磁性液体最成熟的应用。磁性液体密封的密封性能会随着静置时间的延长发生变化,尤其是启动扭矩随静置时间延长而增大的现象,可能会导致密封件启动困难甚至损坏。针对磁性液体密封启动扭矩发生改变的现象,实验研究启动扭矩与温度、静置时间、磁性液体注入量和磁性液体所受压力的关系,理论分析启动扭矩产生变化的原因。研究结果表明:密封装置所在环境温度降低、静置时间延长、磁性液体注入量增多、所受外界压力减小,都会造成磁性液体密封启动扭矩的增大;引起这种现象的本质是磁性液体中的磁性颗粒在磁场作用下成链,链断裂所需的屈服应力是引起磁性液体密封启动扭矩变化的原因。

采用油酸包覆软磁颗粒的方法,分别制备出蓖麻油基含纯微米级和微纳米混合级软磁颗粒的磁流变液。纯微米级软磁颗粒质量含量83%的磁流变液具有沉降稳定性好、屈服应力高等优点,适用于减振和制动领域。纳米级软磁颗粒在微纳米级混合软磁颗粒中的含量越高,相应磁流变液的屈服应力越小,存储模量越低,该种磁流变液适用于密封,能够有效降低动密封过程中所伴随的温升及磨损。

制备了以羰基铁粉为磁性颗粒的硅油基磁流变液,使用Anton Paar Physica MCR 301流变仪测试其流变性能,用Bingham模型对磁流变液的流变性能进行拟合计算。实验表明,Bingham模型可较好地描述磁流变液的流变行为。随着磁场的增大,磁流变液的剪切应力和粘度显著增大。磁场不变时,随着剪切速率增加,磁流变液剪切应力增加不明显,符合剪切稀化的Bingham模型。通过对数拟合的方法,得出磁流变液剪切应力和电流的关系,在电流较小时,剪切应力呈指数增长,指数值约为1.42,随着电流的增大,剪切应力达到稳定值。

相对于一般的缓冲器,磁流变液缓冲器(MRFD)在工业应用中逐渐展现出优势,并且有望在探月工程中发挥重要作用。现选取旁通剪切阀式MRFD作为研究对象,推导了其阻尼力的计算公式,总结了缓冲器设计的一些基本准则。通过ANSYS计算不同尺寸的旁通缸的阻尼区的磁感应强度分布,得到缓冲器的阻尼力随旁通缸的尺寸大小变化的关系。最终,通过仿真当施加不同电流时磁感应强度的变化,得到缓冲器阻尼力随线圈电流变化的关系。

为了探究润滑剂的使用对磁流变液的终端行为即屈服应力的影响,课题组采用球磨、基液置换的方式分别配制了含有石墨、二硫化钼、氮化硼、氢化蓖麻油和聚四氟乙烯等5种润滑剂的磁流变液样品;并利用自制的磁流变液屈服应力测试装置,在不同的磁感应强度下和整个沉降周期内,分别测量了它们单独添加及混合使用时的磁流变液剪切屈服应力。试验结果表明:聚四氟乙烯对于提高剪切屈服应力的影响最为明显;二硫化钼及石墨混合使用效果优于二者的单独使用。该研究表明润滑剂可以改善磁流变液的屈服应力但作用不尽相同,同时润滑剂的混合添加较单独使用效果更佳。

在外加磁场作用下,磁流变液因具有一定的黏性应力和可控的屈服应力,故能呈现出明显的耐压能力。即使发生瞬时过压,当压力回落时,磁流变液密封也可自动愈合,使得其在很多领域得到了广泛应用。介绍磁流变液的基本特征及其密封应用;对磁流变液密封结构设计相关事项进行了论述;针对如何提高磁流变液密封耐压压降方面,重点阐述影响其密封性能的主要因素;分别基于宾汉姆塑性模型、双黏度模型、赫谢尔-巴克利模型和具有屈服前黏度的赫谢尔-巴克利模型,着重探讨磁流变液屈服应力及其密封耐压压降数学模型的建模方法,并对磁流变液密封发展趋势提出预测,为开展密封技术及其他应用研究提供理论基础与技术支持。

利用电子拉扭试验机及力尔试验系统,设计3种加载速率,通过试验研究不同加载速率对低碳钢、铸铁力学性能的影响,得到不同加载速率下的载荷-位移曲线及应力-应变曲线;比较了低碳钢和铸铁试件在不同加载速率下的延伸率、断面收缩率、弹性模量、屈服应力及抗拉强度。研究结果表明,随着加载速率的增加：1）低碳钢的延伸率、断面收缩率及屈服应力增加;2）低碳钢和铸铁的抗拉强度先升高后迅速下降;3）低碳钢的弹性模量降低,铸铁的弹性模量升高。