磁流變液流變學(xué)特性檢測方法與實現(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，以其機械結(jié)構(gòu)簡單、功耗低和調(diào)節(jié)范圍寬等優(yōu)點，可以廣泛用于建筑結(jié)構(gòu)振動控制、機械系統(tǒng)振動控制和武器系統(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，近年來國內(nèi)外學(xué)者對磁流變液的流變學(xué)特性進行了大量的實驗研究，提出了各種各樣的磁流變液流變特性檢測方法。盡管相關(guān)企業(yè)試制出磁流變液特性檢測儀器和裝置，由于沒有磁流變液特性檢測的合理標準，各種檢測方法得出的結(jié)果還存在一

2、定差異。本文以新型磁流變液流變學(xué)特性檢測儀器為目標，提出了基于同心圓筒雙邊剪切模式的流變學(xué)特性檢測方法，研究了磁流變檢測裝置磁路和結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的相關(guān)技術(shù)問題，完成了磁流變液流變學(xué)特性檢測裝置研制。具體研究內(nèi)容如下： 按照磁流變液檢測儀器工作模式，從剪切模式、流動模式和擠壓模式三個方面綜述了磁流變液流變性能測試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，分析了磁流變液檢測技術(shù)領(lǐng)域存在的主要問題和開展磁流變液流變特性測試方法研究的學(xué)術(shù)價值。針對高剪切應(yīng)

3、變率和高飽和磁化強度，提出了研究基于同心圓筒雙邊剪切流動模式的磁流變液流變特性檢測方法。 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；研究了未加磁場和磁場作用條件下磁流變液在剪切通道中的流動角速度分布特性。研究了磁流變液傳遞力矩與標稱剪切應(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，為間接檢測剪切應(yīng)力和剪切應(yīng)變率、磁流變液檢測裝置的設(shè)計奠定了理論基礎(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)計理論，確定了磁流變液檢測裝置磁路的磁學(xué)參數(shù)，完成了磁路設(shè)計工作。根據(jù)磁流變液剪切流動的力矩傳遞特性和剪切流動原理，設(shè)計了磁流變液檢測裝置剪切流動執(zhí)行機構(gòu)。研制出了磁流變液檢測裝置磁路和執(zhí)行機構(gòu)。利用數(shù)字特斯拉計對研制磁路進行系統(tǒng)測試，其結(jié)果表明，理論磁場數(shù)據(jù)與實驗測試數(shù)據(jù)能夠較好吻合，能夠滿足磁流變液檢測裝置的磁路要求；磁流變液檢測裝置采用的定位方法能夠保證施力轉(zhuǎn)子能夠準確定位，確保剪切通道間隙的