基于磁流变液的智能电感研究

磁流变液是一种优秀的智能流体材料,其流体特性、阻尼特性以及磁学特性已被广泛研究,但其电学特性相对来说研究进展缓慢.用MRF-J01T型磁流变液和电感线圈构成磁流变电感,推导了磁流变电感的计算公式,设计实验测试了磁流变电感随外磁场的变化规律,并从理论上对实验现象进行了分析.为磁流变电感在电子测量以及传感技术中的智能控制提供了一种依据.     

磁流变液的特性研究

对以金属铁颗粒为主体的磁流变液的一般特性进行了研究。详细研究了材料的颗粒大小、形状、比例以及温度等对磁流变液特性的影响。研究了流体的屈服应力与磁场关系,剪切应力与磁场以及剪切速率的关系。实验发现,磁流变液出现磁饱和现象不仅与材料特性有关,而且与配比比例有关;剪切应力不仅与材料的颗粒大小有关,还与材料的制备工艺有关。     

磁流变液导电性能研究

磁流变液的安全性是其应用推广的重要保障,对磁流变液导电特性（绝缘特性）的研究有着重要意义。实验的目的是测量出磁流变液的阻值随磁场变化规律,并分析其导电性能。设计制作了磁流变液电阻,该电阻是上下底面为金属的圆柱体容器,容器内装满磁流变液。在外加磁场作用下,由于两金属极板间的磁流变液的磁性颗粒连接成链,使极板间的导电性能发生变化,从而导致电阻减小。推导出了电阻表达式,表明与实验结果相符。     

磁流变液电容特性研究

磁流变液的电学特性可以广泛应用于自动控制、医疗、汽车工业、飞机制造等诸多领域。推导出了磁流变电容与介电常数之间的计算公式,制作了可以盛载磁流变液的可变电容,测量了磁流变液作为电解质时电容随磁场的变化情况,以及不同浓度的磁流变液的介电常数随磁场的变化情况,得到了磁流变液电容-磁场变化的曲线和磁流变液介电常数-磁场变化的曲线,最后对实验结果作了分析,得出当磁场增大时,介电常数也变大,从而导致磁流变电容增大的结论。     

超声波风速仪的理论建模及分析

深入分析了超声波在空气中的传播特性,研究了基于传播时间和声强变化的超声波风速仪理论模型,从传播时间和声强两个方面描述了超声波风速仪的基本原理,并在不同风速和相对风向的条件下进行了实验,取得了和理论模型一致的结果,为研制超声波风速仪提供了理论基础。     

磁流变液的流变特性分析和实验验证

本研究制备了羰基铁粉体积分数为10%的硅油基磁流变液,使用Physica MCR 301流变仪测试其流变性能,用Bingham模型和Casson模型对磁流变液的流变性能进行拟合计算。实验表明,Bingham模型和Casson模型均可较好地描述磁流变液的流变行为,在磁场作用下,随着剪切速率增加,剪切应力增大并趋于稳定,表观粘度显著减小,磁流变液存在剪切稀化现象。通过对数拟合的方法,得出磁流变液剪切应力和磁场的关系,剪切速率恒定时,随着磁场增大,磁流变液剪切应力显著增加。     

磁流变液颗粒成链过程的理论和实验研究

通过计算机模拟及实验研究了磁流变液颗粒在渐变磁场作用下的成链过程。首先从理论上建立了磁流变液成链过程的物理模型,采用蒙特卡罗方法模拟了其在渐变磁场作用下成链的详细过程。其次,采用光学显微镜观察了磁流变液在渐变磁场作用下的成链过程。数值模拟和实验结果表明,在平行磁场中,当外部磁场为零时,磁流变液的磁性颗粒处于随机分布状态。随着磁场强度的增加,磁性颗粒产生磁团聚形成链状絮凝体,进而由二连体或三连体发展到多连体,甚至网状及柱状结构;在倾斜磁场中,磁流变液中的聚合链也同时旋转,磁性颗粒沿着磁场方向从小链逐渐增大到大链,最后全部沿着磁场方向呈链状或柱状排列。研究结果对优化磁流变液材料的配置和设计高性能磁流变液装置具有重要意义。     

磁流变材料的流变性能研究

磁变流液 (Magnetorheologicalfluid)是一种新兴的智能材料 ,其流变性能可随外加磁场的变化而迅速改变。本文采用实验的方法 ,对不同组分的磁流变液 ,在不同的磁场强度、不同的剪应变率下的流变特性进行了研究 ,得到了磁流变材料的性能随磁场强度、剪应变率、磁介质百分率、磁介质微粒大小等变化的规律 ,为磁流变材料的开发研究和工程应用提供了基本依据     

超声波风速仪理论建模与分析

深入分析了超声波在空气中的传播特性,提出了超声波风速仪的理论模型,该模型从传播时间和声强两个方面描述了超声波风速仪的基本原理,并在不同风速和相对风向条件下进行了实验,取得了和理论模型较为一致的结果,为研制超声波风速仪提供了理论基础。     

磁流变材料的流变性能研究

磁变流液（Magnetorheological fluid）是一种新兴的智能材料，其流变性能可随外加磁场的变化而迅速改变。本文采用实验的方法，对不同组分的磁流变液，在不同的磁场强度、不同的剪应率下的流变特性进行了研究，得到了磁流变材料的性能随磁场强度、剪应变率、磁介质百分率、磁介质微粒大小等变化的规律，为磁流变材料的开发研究和工程应用提供了基本依据。     

多级径向流动型磁流变液减振器理论与实验

针对轴向流动型磁流变液减振器有效阻尼通道短和磁场利用率不高的问题,提出一种多级径向流动型磁流变液减振器;建立了磁流变液径向流动控制方程,并对其进行了合理简化,采用双粘本构模型导出磁流变液径向流动速度的表达式;利用定积分法分析了磁流变液惯性效应对径向压力梯度影响;得出了基于准稳态与非稳态流动的磁流变液减振器阻尼力计算方法。为了验证理论分析的合理性,按照轨道车辆抗蛇行减振器的技术要求,设计制作了多级径向流动型磁流变液减振器,利用J95-I型油压减振器实验台对其进行了阻尼特性实验,比较了不同激励电流下的磁流变液减振器阻尼力的实验值与理论值。     

磁流变液的流体动力学理论

在外加磁场作用下,磁流变液从牛顿流体变成了Bingham体,超过屈服应力开始流动,其的流变性(弹性、塑性、粘性)、磁化性、导电性、传热性以及其它的机械性质和物理学性质皆发生显著的改变.研究磁流变液在外加磁场作用下,流场分布规律随磁场强度变化的动态特性,建立磁流变液的流体动力学理论,对开发和设计磁流变器械至关重要.本文运用物理学和流体力学的基本理论,结合本构方程,考虑磁场对磁流变液的流动的影响,建立了磁流变液力磁耦合的流体动力学模型,给出了描述磁流变液流动的基本方程组.     

温度对磁流变液材料及传力性能的影响

针对不同温度下磁流变液的性能差异巨大,造成高温环境条件下磁流变液流变效应下降、剪切力变化不可控甚至传动装置传动失效等问题,分析了温度对磁流变液及其剪切应力的影响,在此基础上建立了磁流变传动装置的有限元模型对传动装置工作时的温度场进行分析。研究结果表明,温度对磁流变液的黏度有较大影响,进而影响磁流变液的流变特性和屈服应力;温度对磁流变液的力学性能影响明显,特别是在温度高于100℃后,材料在磁场下的成链受到显著影响,造成流变效应下降、剪切力变化不可控等问题;磁流变液工作时磁性颗粒间的滑差会造成磁流变液温度的显著升高。     

磁流变脂材料及其应用研究进展

智能材料是指在磁场、电场、应力等环境变量作用下性能可控的新型功能材料,是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料.磁流变材料是一种重要的场响应型智能材料,主要成分为磁性颗粒和非磁性基载液,其物理和流变特性受磁场影响,并且具有优异的可控性,这种特性使磁流变材料受到学者的广泛关注,在科学与工程领域拥有良好的应用前景.近年来出现的磁流变材料包括磁流变液、磁流变脂和磁流变弹性体等,目前磁流变液的研究与应用较为广泛,磁流变液可通过外部磁场进行调控,流变性质在几个数量级上表现出阶跃性和可调性的变化,可以在几毫秒内从类流体转变为类固体状态.在零磁场强度下,磁流变液的行为类似于非牛顿流体,具体特性取决于磁流变液的自身组分,通常表现出具有屈服应力的宾汉塑性流体行为.磁流变液可以在阻尼器、减震器和离合器等领域提供半主动控制,但沉降问题一直制约着磁流变液的发展.磁流变脂以润滑脂为基载液,润滑脂的特殊结构能够有效改善磁流体的沉降稳定性,因此在磁流变器件应用领域展现出显著优势.本文从磁流变脂制备、流变特性、磁流变脂器件及其潜在应用这四个方面综述了磁流变脂材料及其应用研究进展,针对磁流变脂的材料特性和实际应用展开讨论,与磁流变液进行相应的比较,并对磁流变脂作为润滑材料的发展趋势进行了展望.     

偶极子模型在磁流变液中的使用误差研究

为了提高使用偶极子模型分析磁流变液流变性能的准确性,采用偶极子模型与有限元模型对比的方法,分析了偶极子模型的适用范围,计算了不同体积分数磁流变液偶极子模型表面磁场的误差大小,并进行了实验验证.研究结果表明,磁流变液中软磁性颗粒主要受其相邻颗粒影响;偶极子模型表面磁场最大误差为62%,出现在两颗粒表面距离最近处,在磁流变...     

杆形颗粒磁流变液的剪切屈服应力模型

杆形颗粒磁流变液是新近出现的新型磁流变液,它比传统磁流变液具有更好的性能.基于磁力学理论,通过分析磁化链中杆形颗粒的受力,包括磁力、压力、摩擦力及磁场对颗粒的力矩等,建立了磁流变液的剪切屈服应力模型,并和球形颗粒磁流变液加以对比,发现杆形颗粒磁流变液具有更高的屈服应力.计算结果和实验数据的比较表明,该模型能描述不同磁场...     

磁场作用下磁流变液剪切性能的实验分析

本文研究了磁流变液的力学性能,制备了羰基铁粉体积分数为20%的硅油基磁流变液,观察了磁流变液在磁场作用下的微观变化,测试了磁流变液的剪切性能。实验表明,无磁场作用下,磁流变液为牛顿流体;在磁场作用下,随着剪切速率的增加,剪切应力趋于稳定,表观粘度呈现指数式下降,磁流变液具有剪切稀化效应,符合广义Bingham模型。磁流变液剪切应力和外加电流的依赖关系为:在电流较小时,剪切应力表现为指数增长,指数值约为1.5;随着外加电流的增大,剪切应力表现为线性增长,最终达到稳定值。     

磁流变液温度特性研究

主要配制了温度稳定性能优异的磁流变液,并分析温度对磁流变液悬浮相、载液和添加剂的影响,研究了磁流变液的粘度-温度特性,该磁流变液在20～100℃温度范围内粘度稳定性能优良.测试了该磁流变液的阻尼器在不同温度下施加不同电流时的阻尼力特性,并初步探讨了磁流变液阻尼力的温度衰减性能.     

磁流变减振器的电磁-流体耦合场有限元分析

根据磁流变减振器的特点,在多物理量耦合有限元分析软件包FEMLAB中建立磁流变减振器的有限元模型.对磁流变液的流变特性作适当的简化与假设,将磁场有限元计算的解转变为磁流变液流动时所受阻力的分布,采用序贯耦合法来求解磁流变减振器中的电磁-流体耦合场,并计算磁流变减振器在激励下的响应,为磁流变减振器的设计提供依据.     

磁流变夹层简支梁的有限元分析

智能材料——磁流变液(MRF)的流变特性如粘性、剪切弹性模量等随外加磁场可迅速、可逆变化,MRF可用于复合智能夹层梁板结构。建立了MRF简支夹层梁有限元模型,分别形成每层的单元矩阵,推导了MRF夹层梁的动力学方程,研究了上下面板为铝板条的MRF夹层梁的振动特性,进行了实验验证,计算与实验结果吻合较好:随着外加磁场强度的增加,梁的固有频率和损耗因子均增大,说明磁流变液在外加磁场作用下对夹层梁有显著的抑振作用。