非均勻磁場下磁流變液流變特性研究.pdf

1、磁流變液主要由鐵磁性顆粒、基液、添加劑組成。將磁流變液置于外界磁場時,磁流變液會瞬間從牛頓液體轉(zhuǎn)換為具有高粘度的粘稠型類固體,此時磁流變液抗剪切能力迅速增強(qiáng),并可隨外界磁場的變化而實(shí)時可調(diào);當(dāng)外界磁場去除時,磁流變液將瞬間表現(xiàn)出牛頓流體性質(zhì)。這種變化快速而且可逆。目前,對磁流變液開展的大部分研究主要集中在均勻磁場下,非均勻磁場對磁流變液特性影響的研究較少。實(shí)際運(yùn)用中,磁場的均勻性往往難以得到保證,磁場變化將影響磁流變液元器件正常工作,嚴(yán)

2、重時將導(dǎo)致元器件失效。因此,本文對非均勻磁場下磁流變液特性進(jìn)行了研究。
　　磁流變液的流變特性主要指磁流變液受磁場作用下抵抗變形的能力,主要表現(xiàn)為剪切特性。本文在均勻磁場磁流變液剪切特性研究的理論基礎(chǔ)上,開展非均勻磁場下磁流變液剪切特性研究,主要進(jìn)行的工作如下:
　　(1)根據(jù)磁流變現(xiàn)象的基本原理,運(yùn)用磁偶極子理論對磁流變液粒子微觀受力進(jìn)行分析。建立了均勻磁場下磁流變液粒子受力的離子極化模型;完成了磁流變液剪切應(yīng)力的理論模型

3、的推導(dǎo);分析了引起磁場分布不均勻的原因并提出了相應(yīng)的剪切應(yīng)力模型。
　　(2)搭建了非均勻磁場下的磁流變液剪切特性檢測裝置。該裝置主要由非均勻磁場發(fā)生裝置、剪切裝置以及數(shù)據(jù)測量采集部分三部分組成。本文采用磁場耦合的方法完成了非均勻磁場的構(gòu)建,并進(jìn)行了電磁鐵相關(guān)參數(shù)的分析計算;根據(jù)磁場仿真對剪切裝置的剪切方向進(jìn)行了設(shè)定;通過合理的分析完成了測量方式的選擇。
　　(3)運(yùn)用磁場疊加原理對磁場發(fā)生裝置磁場的空間分布進(jìn)行了分析,建立

4、了剪切區(qū)域磁場大小的分布模型。通過對單電磁鐵單獨(dú)作用下空間磁場的分布,以及雙電磁鐵磁場耦合作用的實(shí)驗測量與分析,對空間分布模型進(jìn)行了驗證。
　　(4)通過本文構(gòu)建的檢測裝置對剪切應(yīng)力進(jìn)行了測量。將剪切應(yīng)力實(shí)測曲線與理論模型曲線對比可以發(fā)現(xiàn)其總體趨勢保持一致,但存在一定差異性。針對差異性可能產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析,并設(shè)置實(shí)驗驗證了測量裝置設(shè)置及測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　本文研究的主要內(nèi)容對實(shí)際工程應(yīng)用中磁流變元器件的開發(fā)、磁流變元