磁流变液挤压力学特性研究

摘要

磁流变液是一种新型的智能材料,它是由微纳米级的磁性颗粒、载液以及添加剂组成。在外加磁场的作用下,磁流变液由流动性良好的状态转变成类固体的状态,其表观粘度能够迅速增大几个数量级,并且这种转变是快速可逆、方便可控的。由于良好的流变特性,磁流变液在航空、航天、汽车工业、密封、精密加工、生物技术、医疗等领域得到了越来越广泛的应用。为了揭示磁流变液的挤压力学特性,探求提高磁流变液剪切屈服应力的方法,本文对挤压状态下的磁流变液进行机理分析,设计挤压力学特性测试实验台并开展相关实验。论文的主要研究工作如下:
　　研究了磁流变液颗粒在外加磁场中的受力情况,针对颗粒群的三种成链形式,基于磁偶极子理论对磁流变液颗粒链进行压缩弹性模量分析,探寻磁流变液轴向挤压强化机理;利用轴向挤压力学特性测试实验台开展了相关的实验研究,结果表明:外加轴向压力可以提高磁流变液的剪切屈服应力,当外加轴向压力接近2MPa时,实验台的制动力矩增大了2.8倍。
　　设计了磁流变液径向挤压力学特性测试实验台的总体结构,确定了实验台的基本参数,并对实验台进行了力矩分析;根据磁路欧姆定律和安培定律进行了详细的磁路设计,并基于磁路分析软件(Infolytica magnet软件)对实验台进行了磁路仿真。
　　搭建了磁流变液径向挤压力学特性测试实验台,并开展了励磁电流—磁场特性,励磁电流—剪切屈服应力特性以及径向压力—剪切屈服应力特性的实验研究。结果表明:实验台的励磁电流—磁场特性符合设计要求;励磁电流为3A,径向压力由0增大到2.2MPa时,磁流变液的剪切屈服应力由37.89KPa增大到120.24KPa,增幅为82.35KPa;当径向压力在1.2MPa—2.0MPa之间时,磁流变液剪切屈服应力的增幅较为明显。

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Contents

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表清单

变量注释表

1绪论

1.1研究背景（Research Background）

1.2国内外研究现状（Research Status at Home and Abroad）

1.3研究中存在的问题（Main Problems in the Research）

1.4主要研究内容（Main Research Contents）

1.5本章小结（Summary）

2磁流变液及其磁流变效应

2.1磁流变液的组成（Compositions of MRF）

2.2磁流变效应（MR Effect）

2.3磁流变液的本构关系（Constitutive Relation of MRF）

2.4 磁流变液的性能指标及影响因素（Main Performance Index and Influencing Factors of MRF）

2.5本章小结（Summary）

3磁流变液轴向挤压力学特性研究

3.1磁性颗粒的受力分析（Mechanical Analysis of Magnetic Particles）

3.2 轴向挤压力学特性机理分析（Mechanism Analysis on the Axial Compression Mechanical Property）

3.3轴向挤压力学特性实验研究（Experimental Research on the Axial Compression Mechanical Property）

3.4本章小结（Summary）

4磁流变液径向挤压力学特性测试实验台设计与分析

4.1磁流变液实验台设计原则（Design Principles of MRF Test-bed）

4.2磁流变液实验台总体结构设计与分析（Overall Structural Design and Analysis of MRF Test-bed）

4.3 磁流变液实验台磁路设计与分析（Magnetic Circuit Design and Analysis of MRF Test-bed）

4.4本章小结（Summary）

5磁流变液径向挤压力学特性实验研究

5.1实验台系统（Test-bed System）

5.2实验内容及结果分析（Experimental Contents and Result Analysis）

5.3本章小结（Summary）

6结论与展望

6.1结论（Conclusion）

6.2工作展望（Prospect）

参考文献

作者简历

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