环槽式磁流变制动性能实验研究

摘要

磁流变液作为一种新型智能材料，在外加磁场的作用下，其流变特性将发生迅速变化，表现出可控的屈服强度，而且这种变化是可逆的。磁流变液这种可控的磁流变效应，引起国内外学者的高度重视，并对磁流变液材料及其应用进行了大量的研究。本文基于国家自然科学基金资助项目“热效应下形状记忆合金合金驱动的磁流变传动机理及应用(51175532)”，对环槽式磁流变制动装置的结构及磁路参数进行了设计计算，采用仿真的方法验证设计的合理性，最后通过实验的方法对磁流变液的制动性能进行了研究分析。　　本文的主要研究工作如下：　　1)介绍了磁流变液的组成；对磁流变液的制备工艺进行了说明；阐述了磁流变液三大特性，并基于三种本构模型具体分析了外加磁场作用下磁流变液的流动特性。　　2)分析了圆盘式磁流变制动装置的工作原理，建立了制动力矩分析模型，并基于Bingham模型采用微元法推导出了制动力矩方程；根据制动装置所要满足的制动力矩的要求，进行了结构设计和磁路设计，并通过ANSYS仿真分析验证了设计的合理性。　　3)分析了圆筒式磁流变制动装置的工作原理，建立了制动力矩分析模型，并基于Bingham模型推导出了制动力矩方程；根据制动装置所要满足的制动力矩的要求，进行了结构设计和磁路设计，并通过ANSYS仿真分析验证了设计的合理性。　　4)对比分析了圆盘式与圆筒式磁流变制动装置的设计计算结果以及仿真分析结果，结果表明，圆盘式磁流变制动装置的制动性能较好，这是研究环槽式磁流变制动装置的理论基础及意义所在。　　5)阐述了环槽式磁流变制动装置的工作原理，分析了环槽间隙磁流变液的流动特性，建立了环槽间隙剪切传力模型；推导了制动力矩方程，并分析了磁场强度对制动力矩以及制动时间的影响；对影响制动性能的三大因素进行了定量分析；对环槽式磁流变制动装置的结构尺寸以及磁路进行了设计计算，根据计算结果对其进行了仿真分析，验证了设计的合理性。　　6)通过实验测试了磁场强度与制动力矩的关系，对实测值与理论值进行了比较，从而验证了制动力矩方程的正确性。通过实验得到了磁场强度、温度、剪应变率与剪切应力的关系，并对实验结果进行了具体分析。

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1绪论

1.1研究背景及意义

1.2磁流变液国内外研究现状

1.3本文的研究目标、研究内容与技术路线

2磁流变液材料特性分析

2.1引言

2.2磁流变液组成

2.3磁流变液制备

2.4磁流变液主要特性

2.5本章小结

3磁流变液制动理论分析

3.1引言

3.2磁流变液的工作模式

3.3圆盘式磁流变液制动理论分析

3.4圆筒式磁流变液制动理论分析

3.5结果比较分析

3.6本章小结

4环槽式磁流变制动性能实验装置理论分析

4.1引言

4.2环槽式磁流变制动性能实验装置的工作原理

4.3磁流变液环槽间隙剪切流动和传力分析

4.4环槽式磁流变制动性能实验装置设计方法

4.5本章小结

5环槽式磁流变制动性能实验研究

5.1引言

5.2实验装置建立

5.3实验流程

5.4实验结果分析

5.5本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2工作展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果