磁流变传动装置工作机理分析

磁流变传动装置引入磁流变液作为工作介质,利用磁流变液的屈服剪切应力来传递转矩.基于Bingham模型和磁性物理理论,对磁流变传动装置的工作机理进行了探讨,分析了磁流变液中磁性颗粒的链化模型,给出了磁流变传动装置传递转矩计算公式,并通过理论分析和实验验证对磁流变传动装置传动性能及其影响因素进行了讨论.研究结果表明,磁流变液的磁致屈服应力在转矩传递中起主导作用,磁流变传动装置能传递较大转矩,具有良好的恒转矩特性.     

环冷机磁流变液密封研究

考虑到环冷机普遍存在着严重漏风问题,依据磁流变液在外加磁场作用下能呈现出可调的流变特性和可控的屈服应力这一特性,将磁流变液密封技术应用于环冷机,以达到有效解决环冷机漏风的目的。将磁流变液看作Bingham流体,建立磁流变液磁场力和屈服应力数学函数表达式,通过有限元分析,研究非磁性密封槽内的磁流变液在外加磁场力作用下流变和屈服特性,仿真结果表明磁流变液在磁场中具有一定的耐压能力,可平衡环冷机内外压差,起到密封作用,并且非磁性隔板边界处磁流变液屈服应力随密封间隙的增大而减小,同时采用线性拟合方法得到了磁流变液屈服应力表达式以计算非磁性隔板移动所需拉力。在此基础上,通过实验验证了有限元仿真结果的正确性,即采用磁流变液密封的方法可有效地解决环冷机漏风问题。     

磁流变液双链密排微结构模型

为了揭示磁流变液宏观响应特性下的深层次物理背景,从而为研制高性能磁流变液提供指导,基于磁偶极子理论,结合铁磁颗粒的链化机理,提出了磁流变液双链密排微结构模型.在外加磁场下,当铁磁颗粒沿磁场方向形成链状结构后,通过考虑相邻链之间的影响,假定磁偶极子链发生剪切变形后的倾斜角度服从指数分布,从磁偶极子能量的角度推导了磁流变液双链密排微结构模型的剪切屈服应力公式.分析了磁感应强度、铁磁颗粒体积分数、铁磁颗粒尺寸以及颗粒包覆层厚度等主要影响因素与磁流变液剪切屈服应力的关系,并进行了试验验证.结果表明,该模型与试验结果吻合很好,可以反映各主要因素对磁流变液剪切屈服应力的影响.     

磁流变液的制备及其剪切屈服应力研究

为研究磁流变液成链过程及剪切应力影响因素,以羰基铁粉为铁磁性颗粒、二甲基硅油为基载液制备磁流变液,并对其成链过程进行显微观察,采用流变仪对制备磁流变液进行剪切应力测试。结果表明:磁流变液的剪切应力随着剪切速率、体积比、磁场强度的增大而增大,且当剪切速率增大200倍时,剪切应力仅增加12.6%;剪切应力与体积比趋于线性关系;当磁场强度增加到一定值时,剪切屈服应力将趋于稳定。     

磁流变液无级变速器的原理

利用广义双粘度模型,论述了磁流变液的本构特性和由外磁场控制磁流变液无级变速器传递转矩和输出转速的原理,以MRF－336AG磁流变液为例,研究了外磁场与屈服应力、转矩、输出角速度的相互,结果表明,利用控制外磁场可以达到控制磁流变液变速器传递转矩和输出转速之目的。     

基于LabVIEW的磁流变液性能测试系统的开发

磁流变液性能的测试和研究一直是可控材料研究的热点之一。鉴于目前缺乏结构简单、性能可靠测试仪器的现状,首先设计并制作了磁流变液性能测试仪,结合美国NI公司的USB-6008数据采集卡和LabVIEW软件,开发了磁流变液性能测试系统。本系统可以方便地测试出不同温度、不同磁场强度下磁流变液扭矩传递性能,易于实现不同配方的磁流变液的比较测试。     

汽车磁流变液阻尼器特性分析与实验

将磁流变液在环形阻尼通道的流动简化为无限宽平板间的准稳态流动,建立了磁流变液平板准静态流动方程,利用磁流变液的双粘本构模型,以及磁流变液流动的边界条件和相容条件,通过求解微分方程得出了磁流变液流动速度分布理论表达式,在给定活塞速度和环形通道的几何尺寸条件下,对磁流变液阻尼器的阻尼力进行理论预测.按照某微型汽车前悬架的技术要求,设计和制作了汽车磁流变液阻尼器,并对此进行了示功特性台架测试,试验结果表明：所提出的理论分析模型和设计原理是可行的.     

磁流变液磁控阻抗特性研究

为了研究外加磁场对磁流变液阻抗的影响规律,以场致偶极矩理论、压阻模型、隧道电流理论和磁流变液的微观力平衡方程4个方面的理论为基础,构建了磁流变液磁控阻抗理论模型,并采用理论分析、数值仿真和实验验证相结合的方法,研究了外加磁场强度与磁流变液阻抗之间的关系,结合实验和考虑电容电感效应对理论模型进行了修正.实验结果表明:随着外加磁场强度的增加,磁流变液的阻抗值逐渐减小.分析认为,外加磁场强度的变化可以影响磁流变液的成链方式,进而影响单条链上羰基铁粉颗粒之间的最小间距,最终影响磁流变液的阻抗变化.     

磁流变液阻尼器的参数优化与特征仿真

基于液压流体力学的液压缸设计理论,由磁流变液的物理性质建立了单筒压差流动和剪切流动混合模式磁流变液阻尼器的力学模型,用数值计算方法对磁流变液阻尼器的参数进行了模拟仿真研究,求得缸体和活塞之间的缝隙、活塞的运动速度及磁流变液的粘性系数与阻尼力之间的关系,确定了最佳的磁流变液阻尼器设计参数.定量描述了磁流变液阻尼器的非线性阻尼特性,为单筒压差流动和剪切流动混合模式磁流变液阻尼器的设计提供了理论依据.     

实验研究影响磁流变效应的因素

磁流变液是由导磁微粒、载液及添加剂组成的悬浮液,因其独特的磁流变效应,在液压、制动振动、驱动、密封等主动和自适应控制方面具有广阔的应用前景．研究磁流变效应是开发磁流变液、优化磁流变液性能以及开发工程应用的关键．为此,应用实验方法研究了磁场强度、微粒的磁化率、体积百分比浓度、微粒大小、添加剂等对磁流变效应的影响,表示了磁流变效应对各种影响因素的响应特性,并分析讨论了其影响机理,为工程开发和制造磁流变液提供了可靠依据,为磁流变技术的发展提供了理论基础．     

盘式磁流变液阻尼器的简化逆动态模型

针对磁流变液阻尼器高度非线性特性导致的控制难问题,提出一种简化的逆动态模型.该模型可由速度反馈算法或力反馈算法实现,可以用来计算磁流变液的屈服应力或输入电流,使磁流变液阻尼器实时地产生一个阻尼力,并确保该阻尼力达到从各种优化算法中获得的目标控制力.在此基础上将盘式磁流变液阻尼器应用于力反馈系统中,并将简化逆动态模型用于...     

磁流变液剪切屈服应力的数值计算

利用Maxwell应力张量,考虑颗粒的磁化饱和过程和非线性磁化过程,使用ANSYS软件三维有限元单元建立了基本力学模型,计算结果和实验取得了良好的一致,并就颗粒的体积浓度,磁化饱和强度等对磁流变液性能的影响进行了计算和比较,还构建了体心立方结构模型,初步计算了这种模型下磁流变液的剪切屈服应力。     

不同体积分数磁流变液对其剪切特性的影响

为研究不同体积分数磁流变液的剪切性能,分别制备出不同体积分数(10%、20%、30%、40%)的四种磁流变液;使用流变仪分别测出这四种磁流变液在不同剪切速率(0～1 000 s~(-1))下的剪切应力和表观黏度,分析其剪切性能;并用Bingham模型进行拟合,得到剪切应力、表观黏度和体积分数之间的定量关系。结果表明:在相同的体积分数下,随着剪切速率的增加,磁流变液的剪切应力缓慢增大,表观黏度呈指数下降;剪切速率不变的前提下,随着体积分数从10%增大到40%,磁流变液的屈服应力从3. 9 kPa增大到14. 2 kPa,表观黏度明显增大,塑性黏度系数从3. 2增大到3. 7,流动特性指数n减小。可见,体积分数高的磁流变液其剪切性能越好,在智能机构等方面得到广泛应用。     

磁流变风扇离合器结构设计与可控性分析

针对发动机离合器的传统驱动方式无法实现风扇转速实时连续调整,易造成发动机功率无谓损耗、冷却过度等问题,设计了一种以磁流变液为传动介质的风扇离合器。基于磁流变液Bingham模型和不可压缩粘性流体Navier-Stokes方程,建立了磁流变离合器转矩传递模型,分析了模型中各参数对输出转矩的影响。依据磁路设计理论,提出了磁流变离合器磁路的两种设计方法。采用ANSYS软件进行了磁流变离合器磁路的数值分析,验证了理论计算结果的正确性。优化设计并加工了磁流变离合器的系列试验样品。利用构建的磁流变离合器性能测试平台进行了样品的机械静态特性、输出特性、调速特性试验研究。结果显示:该磁流变离合器在2 A输入电流控制下,输出静态转矩达到13 N.m;转矩随转速差加大增加的幅度较小,保持在0.4~0.8 N.m之间;负载特性试验证实了磁流变离合器输出转速的可控性。     

磁流变脂在剪切模式下的流变特性

磁流变脂材料无沉降、密封结构简单、制备容易,因而具有巨大工程应用前景,在剪切模式下的流变特性是磁流变脂缓冲器件设计和应用的基础.采用商业润滑脂为基体,制备了羟基铁粉质量分数分别为30%、50%和70%的磁流变脂.利用稳态剪切测试分析了不同铁粉质量分数的磁流变脂的黏度、剪切应力、屈服应力随剪切速率和磁场变化情况,结果表明:磁流变脂的本构关系可用Bingham模型进行描述,且在一定范围内,羟基铁粉质量分数越高,磁流变脂的黏度和剪切应力可调范围越广.以铁粉质量分数为70%的磁流变脂为例,运用大振幅振荡剪切的方法,确定线性黏弹性区间和非线性黏弹性区间的临界应变幅值为0.02%;计算该型磁流变脂在磁感应强度为0.96T时的屈服应力为24.7 kPa,磁致储能模量为1.17 MPa,相对磁流变效应高达3 814%.     

基于CFD技术盘式磁流变液制动器结构及性能

为了研究转盘结构对盘式磁流变液制动器的性能的影响,对制动器磁流变液流场进行了仿真和试验研究。根据制动器的结构特点和磁流变液宾汉模型理论,运用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)软件Fluent对不同转盘结构下,制动器内磁流变液流场的速度、压力、黏度及剪切应力分布进行仿真,得到制动力矩随结构和磁场强度的变化规律,并进行了试验验证。仿真及试验结果表明:磁流变液腔室宽度对制动力矩影响较小,表面开辐射状槽时转盘制动力矩最大,开有通孔的情况次之,开环形槽时制动力矩最小。研究结果为磁流变液制动器的结构设计提供了参考依据。     

磁流变液铁磁颗粒的动力学分析

分析磁流变液铁磁颗粒的受力和运动特点对研究磁流变液微观机理至关重要。基于磁偶极子理论,比较全面地分析了磁流变液中的铁磁颗粒在外加磁场作用下所受到的力,并对这些力进行了比较。同时,研究了颗粒可能的运动方式。分析结果表明,磁力、载液的粘性阻力和颗粒间的排斥力是颗粒的主要受力,平动是颗粒的主要运动方式。并通过数值模拟手段,得到磁流变液在磁场作用下的链柱状微结构,从而证明该动力学分析的有效性。     

旋转式磁流变螺旋流动阻尼器扭矩增强研究

为提高旋转式磁流变阻尼器输出扭矩密度,提出了一种具有更高精度的旋转式磁流变阻尼器设计方法.建立了螺旋流动磁流变阻尼器内部各通道的磁流变液准稳态流动微分方程,基于Herschel-Bulkley本构模型推导了磁流变液速度分布表达式,研究了螺旋流动阻尼器在高速工况下阻尼力矩和动态范围的计算方法.对阻尼器各通道的输出扭矩进行了数值仿真,结果表明,在高速工况下,随着电流增加,螺旋流动模式的扭矩增强效应呈现先上升再下降的趋势,并最终退化为纯剪切模式.设计加工了样机,并进行了低速和高速性能测试,实验结果显示,实验结果与理论计算吻合,零场高速工况下改进模型相较于传统模型平均误差减小129.4％,为设计高输出扭矩密度的旋转式磁流变阻尼器提供了理论基础.     

基于振型分解法的磁流变液夹层梁动力特性分析

为准确地模拟磁流变液夹层梁在不同磁场强度及作用位置下的振动特性,获得其阻尼变化规律,对于磁流变液复合结构的动力性能研究具有重要意义。通过ABAQUS的Frequency与Modal dynamics振型分解求解方法,研究了填充两种磁流变液的双层铝条夹层梁在不同条件磁场作用下的自由振动特性。结果表明:采用振型叠加法可以简单、有效地实现对磁流变液夹层梁构件自由振动过程的模拟;基于Cohesive单元构建的磁流变液阻尼计算方法能够准确地获取磁流变液夹层梁在自由振动过程中的模态及其运动状态;通过对模拟结果的分析,可将结构阻尼和材料阻尼分离,达到深入剖析试验结果的目的。该方法可用于磁流变液复合结构在不同激振条件下的动力响应的模拟分析。     

磁流变液研究和应用

该文对目前磁流变液的机理、特性研究及其在阻尼器上应用状况进行了总结和归纳．具体就磁流变液的制备和流变特性，磁流变阻尼器的力学特性及其磁路、结构设计以及磁流变液的应用情况进行了分析研究．