利用MSC.Marc有限元软件对Cu-Cr粉体致密化及颗粒流变行为进行了三维数值模拟。分析了不同颗粒排列方式压制载荷下Cu-Cr颗粒致密化、颗粒与节点的流动规律。首次再现了Cu-Cr颗粒在致密化过程中的三维流变行为。结果表明,六角形排列的Cu-Cr颗粒不仅流动性高,而且均匀性也好于方形排列的Cu-Cr颗粒。温粉冷模比温粉温模(恒温环境)在100℃条件下的致密度高0.36%,在800℃条件下高2.87%。六角形排列的Cu-Cr颗粒致密度在摩擦系数为0.1时最高为95.6859%,方形排列的Cu-Cr颗粒致密度在摩擦系数为0.5时最高为97.5343%。无摩擦理想状态下的Cu-Cr颗粒致密化并没有达到最大致密度。

为了获得磁流变液中软磁性颗粒沉降现象对磁流变液动力传递扭矩的影响规律,分别从理论分析、仿真建模和实验验证三方面开展研究。首先,通过理论分析,探讨不同质量分数下磁流变液在传动空间内颗粒团聚沉积规律并通过实验验证获得工作空间内具体沉积体积;其次,建立磁流变液传动装置磁场分析模型,并分别进行二维及三维电磁场仿真分析,获得软磁性颗粒质量分数75%的磁流变液在沉降过程中,传动装置内磁场强度分布规律;最后,搭建磁流变液动力传递试验台并进行颗粒沉降状态下磁流变液动力传递变化规律。结合仿真分析及实验验证可知,磁流变液颗粒无沉降时,工作间隙磁场分布均匀,随着磁流变液颗粒沉降加剧,颗粒聚集区的磁场强度增强,基载液区域的磁场强度则大幅降低;沉降前后的磁流变液扭矩波动明显,沉降1个月内传递扭矩下降20%。

针对磁流变液传动装置扭矩调控过程中时间响应长问题,分析了励磁线圈、涡流和磁滞对磁路时间响应特性的影响机理,设计并搭建了磁流变液传动装置实验平台,开展了输出扭矩响应时间实验。理论分析和实验结果表明:改变励磁线圈参数和抽头数量可有效缩短电流响应时间;优化磁路尺寸和减小材料电导率可减小涡流影响;磁滞对响应时间影响显著,撤销线圈电流响应时间比施加电流时增加了一倍。