超聲波在磁流變材料中傳播特性研究.pdf

1、磁流變材料是一種智能材料,各國(guó)學(xué)者對(duì)它的力學(xué)特性、流變學(xué)特性、磁學(xué)特性、電學(xué)特性、光學(xué)特性等均有研究,尤其是力學(xué)特性及其器件開發(fā),如磁流變阻尼器,廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域。然而對(duì)于其聲學(xué)特性的研究卻非常少,因此在國(guó)內(nèi)研究超聲波在磁流變材料中的傳播特性不僅是新穎、前沿的,同時(shí)也為日后開拓新穎的磁控超聲波器件提供啟示和基礎(chǔ)。
　　針對(duì)在不同條件下,磁流變液使超聲波傳播特性發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象,本文研究了超聲波在液固兩相混合介質(zhì)中的

2、傳播機(jī)理,設(shè)計(jì)并制作了研究超聲波在磁流變材料中傳播特性的實(shí)驗(yàn)裝置,通過實(shí)驗(yàn)研究了外界條件對(duì)超聲波傳播特性的影響。主要工作包括:
　　1)了解并分析超聲波在磁流體和磁流變液中傳播特性的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,以及存在的缺陷和不足,闡述了此課題的背景及意義,并在此基礎(chǔ)上闡明了本文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　2)研究超聲波在介質(zhì)中的傳播特性,重點(diǎn)分析了超聲波在兩相混合介質(zhì)中傳播的速度和衰減表達(dá)式及其遲滯特性,且通過ECAH模型建立了液固兩相混合

3、介質(zhì)中聲能衰減和聲速的關(guān)系。
　　3)對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置不僅能夠通過改變電流大小來獲得所需磁場(chǎng),還可以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)與超聲波傳播方向夾角的大小;設(shè)計(jì)了超聲波發(fā)生電路和超聲波接收放大電路,并用ORCAD軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真,制作且調(diào)試成功后應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中。
　　4)通過實(shí)驗(yàn)研究了在磁感應(yīng)強(qiáng)度范圍為0-0.2T,超聲波傳播方向和磁場(chǎng)方向的夾角θ分別為0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°時(shí),超聲波在磁流

4、變液和磁流變膠泥中傳播特性變化的情況,并且對(duì)比了超聲波在磁流變液和磁流變膠泥中傳播時(shí)的差異;實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)對(duì)超聲波傳播速度和幅值的調(diào)制具有遲滯效應(yīng),而且當(dāng)兩個(gè)夾角互補(bǔ)時(shí),它們的速度和幅度隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的趨勢(shì)基本相同。
　　5)運(yùn)用超聲波在兩相混合介質(zhì)中的傳播理論和磁流變材料的結(jié)構(gòu)機(jī)理等知識(shí)對(duì)磁流變材料使超聲波傳播特性變化的現(xiàn)象進(jìn)行了定性解釋:外加磁場(chǎng)的大小和方向改變時(shí),磁流變材料中形成的磁鏈結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之變化,因此超聲波的波速和