磁流變液流變學(xué)特性檢測(cè)方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù).pdf

1、利用磁流變液的可控流變學(xué)特性開發(fā)的磁流變器件，以其機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低和調(diào)節(jié)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛用于建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制、機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)控制和武器系統(tǒng)沖擊抑制等重要領(lǐng)域。為了開發(fā)更加實(shí)用的高性能磁流變液，指導(dǎo)磁流變技術(shù)的工程應(yīng)用，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)磁流變液的流變學(xué)特性進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，提出了各種各樣的磁流變液流變特性檢測(cè)方法。盡管相關(guān)企業(yè)試制出磁流變液特性檢測(cè)儀器和裝置，由于沒(méi)有磁流變液特性檢測(cè)的合理標(biāo)準(zhǔn)，各種檢測(cè)方法得出的結(jié)果還存在一

2、定差異。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。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)模式和擠壓模式三個(gè)方面綜述了磁流變液流變性能測(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)題和開展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)

3、變率和高飽和磁化強(qiáng)度，提出了研究基于同心圓筒雙邊剪切流動(dòng)模式的磁流變液流變特性檢測(cè)方法。 深入分析了磁流變效應(yīng)的特性，總結(jié)了Bingham模型、Bingham雙塑性模型、Herschel-Bulkley模型和Eyring本構(gòu)模型來(lái)描述其流變特性，得出了磁流變液的流變學(xué)特性主要表現(xiàn)為：在規(guī)定磁場(chǎng)條件下磁流變液經(jīng)受的剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變率之間的關(guān)系。 從磁流變檢測(cè)裝置的工作模式出發(fā)，提出了同心圓筒雙邊剪切模式的磁流變液流變學(xué)特

4、性檢測(cè)方法，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合理的邊界條件；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)角速度分布特性。研究了磁流變液傳遞力矩與標(biāo)稱剪切應(yīng)力之間的理論關(guān)系，轉(zhuǎn)子角速度與磁流變液標(biāo)稱剪切應(yīng)變率之間的理論關(guān)系，提出了相應(yīng)的迭代算法，為間接檢測(cè)剪切應(yīng)力和剪切應(yīng)變率、磁流變液檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。 從高磁導(dǎo)率、低矯頑力和溫度穩(wěn)定性等方面綜合選擇了磁路的磁芯材料，建立了直流磁路

5、分析模型，利用磁路中的歐姆定律和磁路設(shè)計(jì)理論，確定了磁流變液檢測(cè)裝置磁路的磁學(xué)參數(shù)，完成了磁路設(shè)計(jì)工作。根據(jù)磁流變液剪切流動(dòng)的力矩傳遞特性和剪切流動(dòng)原理，設(shè)計(jì)了磁流變液檢測(cè)裝置剪切流動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。研制出了磁流變液檢測(cè)裝置磁路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。利用數(shù)字特斯拉計(jì)對(duì)研制磁路進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，其結(jié)果表明，理論磁場(chǎng)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)能夠較好吻合，能夠滿足磁流變液檢測(cè)裝置的磁路要求；磁流變液檢測(cè)裝置采用的定位方法能夠保證施力轉(zhuǎn)子能夠準(zhǔn)確定位，確保剪切通道間隙的