介绍了一种专门用于磁流变液流变性能测试的装置,该装置能满足磁流变抛光中不同磁场方向下的剪切屈服应力的测量,并通过实验验证了该装置的可靠性。

为了研究磁性颗粒包覆厚度对磁流变液性能的影响,通过改变水溶液中聚乙烯醇的浓度来获取不同包覆厚度的磁性颗粒,以此配制磁流变液;对包覆颗粒的表面形貌、粒径及静磁性能进行表征,并测试不同包覆厚度的磁性颗粒制备的磁流变液的零场黏度、剪切屈服应力和沉降稳定性性能。结果表明颗粒包覆厚度对磁流变液的零场黏度影响不大,对剪切屈服应力影响作用由弱到强再减弱;包覆层厚度增大,大颗粒团聚物更易形成,导致磁流变液沉降稳定性降低。

为探究一种平行圆盘磁流变剪切屈服应力测试仪的磁场特性,结合磁路欧姆定律和安培环路定理介绍该测试仪的磁路组成,并在ANSYS软件中对磁路进行了磁场仿真;然后对该测试仪的磁场均匀性、磁场强度以及测试精度进行了实验分析;仿真结果表明,工作间隙的磁场强度分布基本均匀,且随着励磁电流的增大而增大,当励磁电流为3.0A时,工作区域的磁感应强度可以达到0.9T;实验结果表明,该磁流变剪切屈服应力测试仪能满足磁流变液特性测试的需要。

为降低采用标准孤立链理论模型计算高体积分数磁流变液流变剪应力时的计算误差,提出一种通过距离权重系数评价磁链间相互作用的流变模型.编写Monte Carlo仿真程序计算颗粒位置与磁矩方向矢量、同时输出与系统颗粒间距有关的距离权重系数.按标准和距离权重这两种链结构模型计算磁流变液剪切应力数值,并和4种磁流变液(30.58%~44.79%)的流变仪剪应力测试数据进行比较,结果显示,权重模型在磁场全范围内具有更高的计算精度,并且和流变试验实际结果基本符合,证实了磁链微观结构间的相互作用力是影响磁流变液流变特性的主要因素之一.

分别选择二甲基硅油、矿物油350N和合成基础油PAO10为载液制备磁流变液样品。用扫描电镜观察制备前、后磁性颗粒的微观结构。对三组样品的传动性能(沉降稳定性、零场粘度和剪切屈服应力)进行了测试和讨论。结果表明,磁流变液样品MRF-2、MRF-3的沉降速率均小于20%,励磁电流为2 A时,剪切屈服应力高于27 k Pa,具有较好的综合性能,满足传动用磁流变液的要求。

磁流变液是一种高效可控的新型材料,研究其磁流变机理有着广阔的应用前景.目前学者对磁流变剪切特性的多因素分析研究较少.采用LAMMPS分子动力学的方法建立了磁流变液微观模型,分析了磁性颗粒间的相互作用,对磁流变液的剪切过程进行了二维状态下的微观数值模拟,并综合分析了影响剪切屈服应力的主要因素.模拟结果表明,磁性颗粒会沿着磁场方向形成若干条长链状结构,颗粒链受到剪切作用发生变形、倾斜甚至断裂;剪切速率较低时,剪切屈服应力保持稳定;随着颗粒体积百分率的增加,剪切屈服应力呈线性增加的趋势;低磁场强度时,剪切屈服应力随磁场强度增加而增长较快,较高磁场强度时,剪切屈服应力随磁场强度增加的增速放缓;在一定范围内颗粒半径越大,粒径分布越集中,剪切屈服应力越大;随着模拟温度的增加,剪切屈服强度先保持稳定,后下降逐...

为了提升磁流变液剪切屈服应力计算的准确性,课题组以麦克斯韦应力张量理论为基础,从微观角度考虑非线性磁化过程从而建立磁流变液链状模型。以MRF-122EG和MRF-132LD磁流变液2种液体样本为研究对象,通过ANSOFT软件进行磁场仿真并得出2种样品的屈服应力。结果显示:MRF-122EG、MRF-132DG样品的屈服应力与Lord公司提供的对应技术参数的最大相对误差分别约为6%和9%,属于实验允许的范围,说明该理论模型具有合理性。该研究也为磁流变液剪切屈服应力计算提供一种实用的方法。

基液是影响磁流变液性能的重要因素。与传统基液相比,离子液体的粘度适中、具有极性,能够作为制备新型磁流变液的基液。选用1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体为基液,以羰基铁粉为分散相颗粒,制备颗粒体积分数为20%的磁流变液,并与传统硅油基磁流变液进行性能对比。流变学测试结果表明,在436 kA/m下离子液体基磁流变液的最高剪切屈服应力相较硅油基磁流变液提高了29%,离子液体基磁流变液具有更显著的磁流变效应。

为了研究磁性颗粒在磁场作用下的不均匀分布对磁流变液力学性能的影响,通过卡方分布来模拟磁性颗粒的间距分布,对现有的磁流变液微观力学模型进行修正,并通过磁流变阻尼器的力学性能试验验证了模型的有效性。在磁流变液双链微观力学模型的基础上,修正相邻磁性颗粒的间距完全相等且不随磁感应强度而变化的假设,采用卡方分布来表征磁性颗粒间距的不均匀分布,并引入分布参数来描述磁性颗粒间距随磁感应强度的变化关系,推导了考虑磁性颗粒不均匀分布的磁流变液修正微观力学模型;基于修正的微观力学模型,分析了分布参数对磁流变液剪切屈服应力的影响;将该文提出的磁流变液修正微观力学模型带入到磁流变阻尼器的准静态模型中,可以得到不同电流下的阻尼器最大出力,并与磁流变阻尼器力学性能试验数据进行对比来验证所提模型的有效性...

磁流变液剪切屈服应力是影响薄壁构件柔性装夹性能的重要指标,为提升磁流变液柔性夹具稳定可靠的装夹性能,通过试验对比方法,研究了添加剂、磁场强度、体积分数、温度等因素对水基和油基磁流变液剪切应力的影响。结果表明:对于油基磁流变液,硬脂酸添加剂能有效提高磁流变液的沉降性能;当磁场强度大于300mT时,硬脂酸添加剂使得磁流变液的剪切屈服应力有所下降;当磁场强度为600mT时,体积分数为40%的水基磁流变液的剪切屈服应力较油基磁流变液增大了37%;磁流变液的零磁场黏度和剪切应力与其体积分数呈正相关,磁场强度对磁流变液剪切应力的影响强于体积分数对磁流变液剪切应力的影响。体积分数为48%以上的油基磁流变液更适合用于薄壁构件的柔性夹具设计。