磁流變液流變學(xué)特性檢測(cè)儀器研究.pdf

1、磁流變液的流變學(xué)特性測(cè)試為高性能磁流變液的研究和開(kāi)發(fā)提供評(píng)價(jià)手段，而且能為磁流變液器件及裝置提供重要技術(shù)參數(shù)。近年來(lái)，磁流變液的流變學(xué)特性測(cè)試方法成為磁流變學(xué)術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，并且引起國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛關(guān)注，不少專家學(xué)者提出了很多種測(cè)試方法，也設(shè)計(jì)出很多種測(cè)試裝置，但目前對(duì)磁流變液的許多測(cè)量工作仍采用改裝的普通粘度計(jì)進(jìn)行，存在著很多不足，特別是不能完成高磁場(chǎng)和高剪切率下的測(cè)量，國(guó)外現(xiàn)有商品化的測(cè)試裝置價(jià)格昂貴，阻礙了磁流變液性能評(píng)

2、價(jià)工作的進(jìn)一步開(kāi)展。本文以新型磁流變液流變學(xué)特性檢測(cè)儀器為目標(biāo)，提出了基于同心圓筒雙邊剪切模式的流變學(xué)特性檢測(cè)方法，研究了磁流變檢測(cè)裝置磁路和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，完成了磁流變液流變學(xué)特性檢測(cè)裝置研制，并利用所設(shè)計(jì)的儀器對(duì)某型號(hào)的磁流變液進(jìn)行了測(cè)試。具體研究?jī)?nèi)容如下： 按照磁流變液檢測(cè)儀器工作模式，從剪切模式、流動(dòng)模式兩個(gè)方面綜述了磁流變液流變學(xué)性能測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，分析了磁流變液檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域存在的主要問(wèn)題和開(kāi)展

3、磁流變液流變特性測(cè)試方法研究的學(xué)術(shù)價(jià)值，針對(duì)高剪切應(yīng)變率和高飽和磁化強(qiáng)度，提出了一種新型磁流變液流變特性檢測(cè)方法及本文將要開(kāi)展的研究工作。 根據(jù)磁流變液裝置設(shè)計(jì)和材料性能評(píng)價(jià)的需要，分析了磁流變液的流變學(xué)特性，總結(jié)出Bingham模型、Bingham雙塑性模型、Herschel-Bulkley模型和Eyring本構(gòu)模型來(lái)描述其流變學(xué)特性，并由此得出磁流變液流變學(xué)特性就是：在不同溫度和磁場(chǎng)下磁流變液的剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變率之間的關(guān)系

4、。從磁流變液檢測(cè)裝置的工作模式出發(fā)，分析了內(nèi)外剪切通道中微單元的受力狀態(tài)，建立了平衡微分方程和邊界條件，利用牛頓本構(gòu)模型和賓漢本構(gòu)模型，分別研究了未加磁場(chǎng)和磁場(chǎng)作用條件下磁流變液在剪切通道中的流動(dòng)特性，以及剪切應(yīng)力分布和剪切應(yīng)變率分布。在此基礎(chǔ)上，研究了通道中磁流變液標(biāo)稱剪切應(yīng)力與傳遞力矩之間的理論關(guān)系，標(biāo)稱剪切應(yīng)變率與裝置角速度之間的理論關(guān)系，并給出相應(yīng)的近似算法，由此提出了同心圓筒雙邊剪切模式的磁流變液流變學(xué)特性檢測(cè)方法。

5、根據(jù)檢測(cè)儀器磁路結(jié)構(gòu)和剪切通道中磁感應(yīng)強(qiáng)度分布的要求，確定了基于雙邊剪切磁流變液流變學(xué)特性檢測(cè)儀器的磁路結(jié)構(gòu)。基于儀器磁路設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，選擇合適的磁芯材料，建立直流串聯(lián)磁路分析方程，分別計(jì)算了磁路各部分的磁阻及磁路所需要的磁勢(shì)，并進(jìn)行磁飽和分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)磁路結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析得到剪切通道中磁感應(yīng)強(qiáng)度與勵(lì)磁電流的關(guān)系，利用數(shù)字特斯拉計(jì)對(duì)剪切通道中的磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行多次測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與理論計(jì)算對(duì)比說(shuō)明本磁路設(shè)計(jì)方法合理。 根據(jù)

6、磁流變液剪切機(jī)構(gòu)的力矩傳遞特性，結(jié)合磁流變液流變學(xué)特性檢測(cè)儀器的系統(tǒng)要求，合理選擇了用于測(cè)量輸出力矩的扭矩傳感器以及扭矩測(cè)量?jī)x、動(dòng)力提供設(shè)備、轉(zhuǎn)速控制設(shè)備、轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x、溫度測(cè)試儀等，組裝并成功調(diào)試該儀器，證明對(duì)于本文提出的雙邊剪切磁流變液流變學(xué)特性檢測(cè)儀器的實(shí)現(xiàn)方法合理；利用該儀器，對(duì)某種牌號(hào)的磁流變液進(jìn)行多次測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：磁流變液的粘度隨著磁場(chǎng)的增大而增大；剪切應(yīng)力隨著剪切速率的增加而增加；在磁場(chǎng)較大時(shí)，剪切應(yīng)力隨著磁場(chǎng)的增加變