医用磁共振成像系统磁感应强度的准确可靠直接关系到整个医用磁共振成像系统的安全性能。因此．磁感应强度的检测显得尤为重要。本文着重介绍磁感应强度的检测。并对磁感应强度误差的检测结果进行不确定度分析。

分析磁流变阻尼器采用多阶段活塞式结构的优点，系统地研究磁流变阻尼器的电磁线圈特性。基于有限元软件构建磁流变阻尼器的仿真模型，分析得出在并联的电磁线圈中通入方向相反的电流，可以最大程度地提高磁路利用率。调整磁路中有效长度的分布和改变活塞齿槽断面为梯形结构，可以改善磁通的分布，确保整个阻尼通道内部的磁感应强度分布的均匀性。

超磁致伸缩材料是近年来发展起来的一种新型功能材料，在分析了超磁致伸缩材料的驱动原理，并给出了它的两种驱动结构形式的基础上，对有用电流和磁感应强度做为控制量的两种控制方法进行了对比分析和实验研究，得出了基于磁感应强度的控制方法可提高超磁致伸缩微位移执行器的线性度和控制精度，减小迟滞的结论。

电磁铁是电磁超声传感器的重要组成部分，它与钢管构成的磁场是电磁超声传感器产生超声波的基础。本文建立磁感应强度与分子振动幅值的关系函数，用均匀实验设计对电磁超声传感器进行优化设计，实现了电磁超声传感器的小型化。实验研究证明，优化设计方法是正确的。

磁流变液(MRF)的力学性能与其微结构密切相关,而其微结构的形成与演化受多种因素的影响。研究了静磁场和剪切作用下磁流变液微结构的形成与演化。在静磁场作用下,分析了颗粒体积分数和磁感应强度对其微结构的影响;在剪切作用下,观测了微结构的动态演化过程。实验结果表明,在相同磁感应强度下,随着颗粒体积分数的增加,通链数目逐渐增多,孤立链减少,且由相互独立的单链转变为相互聚集的束链,在相同颗粒体积分数下,随着磁感应强度的增加,颗粒链的间距增大,链的聚合度明显提高;在剪切过程中,成功地捕捉到了磁流变液颗粒链从形成→拉伸→断裂→重组的动态演化过程,当该过程达到动态平衡时,为磁流变液提供了稳定的抵抗宏观剪切的能力。

对一种新型磁流变液传动器件——磁流变液联轴器的磁场进行了有限元分析,研究了工作区的间隙对磁流变液联轴器磁感应强度和剪切应力的大小及分布的影响。通过分析表明,当工作区间隙由0.2mm增加到2.0mm时,工作区的磁感应强度逐渐减小,而磁感应强度和剪切应力沿长度方向的分布却逐渐趋于均匀,磁感应强度最大值与最小值之差由0.65T减小到0.35T;无论是当工作区磁流变液的磁场达到饱和时,还是当磁感应强度使剪切应力达到屈服值时,剪切应力都不会再随磁感应强度升高而增大。通过计算可知,对于所研究的直径与长度之比为5/7的磁流变液联轴器,当工作区间隙由0.2mm增加到2.0mm时,它所能传递的工作扭矩仅降低25%。因此在设计其磁场时应综合计及加工、安装精度及生产成本等因素合理选择工作区的间隙,推荐选用1.2mm左右的工作间隙。

使用流变仪在不同磁感应强度(0~0.86T)、不同剪切速率(100~1 000s-1)下测得羰基铁粉磁流变液的剪切应力和表观黏度,分析了其剪切性能,并通过拟合得到了剪切应力和磁感应强度的定量关系。结果表明:在相同的磁感应强度下,随着剪切速率的增加,该磁流变液的剪切应力缓慢增大,表观黏度成指数下降;该磁流变液的黏度变化符合Herschel-Bulkley模型,磁感应强度越大,其剪切稀化效应越明显;当磁感应强度分别在0~0.23T,0.45~0.65T范围内时,剪切应力和磁感应强度之间均存在指数关系,指数值分别为1.50,0.57,当磁感应强度在0.23~0.45T范围内时,剪切应力随磁感应强度的增加呈线性增大。

针对目前磁流变液双质量飞轮装置中普遍存在的刚度突变和可传递阻尼力矩较小的问题,提出了一种具有多工作间隙及可获得良好多级非线性扭转刚度的新型多间隙磁流变液双质量飞轮。通过对其磁感应强度及阻尼力矩进行理论分析,并对其结构设计进行优化,得到优化后结构的磁感应强度分布并实现了阻尼力矩的最大化,进而将磁感应强度和阻尼力矩的计算值与仿真值分别进行对比,最后对其固有特性及受迫振动进行分析。结果表明:新型多间隙磁流变液双质量飞轮有利于改善车辆动力传动系减振效果,不同工况下提供相匹配的输入电流可使减振效果达到最佳,可传递的阻尼力矩远大于普通磁流变液双质量飞轮。研究成果可为新型多间隙磁流变液双质量飞轮的设计提供理论参考。

针对圆筒式均匀间隙磁流变传动装置间隙内磁场强度不均匀的问题,提出将磁流变传动装置的均匀间隙改进为楔形间隙,设计出了圆筒式楔形间隙磁流变传动装置,推导了圆筒式楔形间隙磁流变传动装置的理论转矩公式,进行了磁场有限元模拟仿真,对比了均匀间隙与楔形间隙的差异,并分析讨论了楔角角度和间隙宽度对工作间隙的磁感应强度分布均匀性和输出转矩的影响,结果表明:在其他条件不变的情况下,当楔角角度为1.074°左右时,其工作间隙的磁感应强度分布最均匀;同时,楔角角度越小,输出转矩越大,均匀间隙的输出转矩最大。

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。