为研究机制砂颗粒形状对砂浆流变性能的影响,使用数字图像处理技术(DIP)对砂颗粒形状进行了定量表征,设计试验测量了砂浆流变曲线并计算了砂浆屈服应力与表观黏度。结果表明,机制砂的长宽比(E)、宽高比(F)比天然河砂分别大14%、18%,说明机制砂棒状和片状程度高于天然河砂;砂浆流变曲线反映出砂颗粒形状不规则会导致砂浆流动阻力增大,在高体积分数下更为显著;根据Chateau模型拟合40%体积分数机制砂砂浆屈服应力是天然河砂的1.5倍;砂浆表观黏度分析发现,机制砂砂浆表观黏度大于天然河砂,在低剪切速率下尤其明显。

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。

在聚羧酸系高效减水剂中复配消泡剂,探讨了消泡剂掺量对砂浆性能的影响。结果表明:当基准砂浆加入消泡剂时,基准砂浆的含气量大幅度降低;砂浆处于高流动度状态时,增加消泡剂掺量,砂浆的流动度逐渐增大、含气量逐渐降低且最终趋于稳定、黏度逐渐降低、屈服应力呈现先减后增的趋势,当消泡剂掺量为0.5g时,屈服应力达到最小;固定配比时,增加水胶比,砂浆含气量呈现升高的趋势。

从流体力学的角度对水泥净浆流动度试验开展研究,在考虑流体表面张力和表面浸润性的情况下,对流体屈服应力和流动度之间的关系开展了较文献中现有结果更为严格的理论分析,获得了一组新的公式,完善了Roussel等人的理论工作。在此基础上,定量计算了表面张力和浸润性、截锥圆模容积、浆体密度对屈服应力和流动度之间关系的影响。

通过室内试验测定了不同配合比聚合物水泥砂浆的剪切应力和表观黏度值以研究其流变性能变化规律。结果表明:增大砂灰比和水灰比,聚合物水泥砂浆的屈服应力增大,塑性黏度减小;增加可再分散性乳胶粉的掺量,聚合物水泥砂浆的屈服应力不变,但塑性黏度增大;增大纤维素醚掺量,聚合物水泥砂浆的屈服应力先增后剧减,塑性黏度增大。

对赫巴流体在圆管内的层流流动问题进行理论分析,建立了流体在圆管截面上的流速分布、剪应力分布、流核速度、壁面剪应力、体积流量、平均流速、等效黏度等若干物理量的解析表达式和数值求解策略;以实际新拌混凝土的赫巴流体参数为例,考察了单位管长压降与平均流速之间的关系。

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。