磁流变弹性体力学性能的测试与分析

基于单自由度基础激励 ,建立了磁流变弹性体磁致粘弹性的实验测试系统 ,研究其剪切模量及损耗因子与外加磁场间的关系 .并对颗粒磁饱和前后分别考虑局部场及颗粒尺寸的影响 ,修正了磁偶极子模型 ,进而分析了链中颗粒间的间距与磁场引起的磁流变弹性体附加剪切模量之间的关系 ,为磁流变弹性体的优化设计提供理论指导 .     

颗粒链取向对磁流变弹性体磁致剪切模量的影响

为分析内部颗粒链与外加磁场间取向夹角对磁流变弹性体(MRE)磁致剪切模量的影响,将磁化颗粒视为磁偶极子,仅考虑同一链内磁化颗粒间相互作用,推导了MRE磁致模量的微观模型,在微观层面研究了取向角度对磁致模量的影响。制备了具有不同颗粒链取向角度的MRE试样并进行测试,结果表明微观模型预测趋势与测试结果一致。对该模型进行简化并识别其参数,得到基于参数的磁致模量模型,可预测磁致模量的实际值。     

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.     

基于均匀化方法的磁流变弹性体磁致剪切行为

基于均匀化方法,分析磁流变弹性体颗粒间磁场的相互作用和基体磁场对颗粒的影响,进而研究磁流变弹性体的磁致剪切行为及磁致剪切模量.结果表明,颗粒磁导率的变化对磁流变弹性体磁致剪切行为与磁致剪切模量的影响不大;当颗粒体积分数为30%时,磁致剪切模量取得最大值,其整体变化规律与实验数据基本吻合,可预测磁流变弹性体磁致剪切行为的最佳颗粒体积分数.     

磁流变弹性体磁致力学性能的数值模拟研究

磁流变弹性体是一类将磁性敏感颗粒嵌入柔软橡胶基体中制成的新型磁敏高弹性智能材料.基于细观力学RVE(等效体积单元)方法,建立了磁流变弹性体的二维多链RVE,从理论分析和数值模拟两条主线,研究了磁流变弹性体的磁致压缩和磁致剪切力学性能,包括其磁致模量和磁场能量的变化情况,讨论了磁致模量的变化与能量转换之间的关系.通过对多链磁流变弹性体进行磁弹性耦合数值模拟,验证了外磁场的施加使得磁流变弹性体的初始压缩应力减小,剪切模量增大.     

无磁场制备的磁流变弹性体的一种物理模型

假设在一定条件下,无磁场制备的磁流变弹性体中,微米量级的铁磁颗粒能形成自组装的链状结构或柱状结构,且链或柱的轴线方向在空间角内均匀分布.通过分析柱或链的应变和磁场能,在传统的成链模型的基础上,得出了相同体积比的无磁场制备和有磁场制备的磁流变弹性体的磁流变效应的比率,与文献中的实验结果基本符合.     

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。     

挤压式磁流变弹性体阻尼器力学性能测试与分析

磁流变弹性体是一种由铁磁颗粒和凝胶混合而成的可控智能材料。这种弹性材料的最大的优点是颗粒不会随时间而沉降,也不需要密封装置。研制了几种还原铁粉制备的磁流变弹性体,并设计了一种挤压式磁流变弹性体阻尼器,测试在外加磁场条件下弹性体的弹性模量;由弹性模量与磁场强度的关系来分析磁流变弹性体的力学性能随磁场变换的规律,并结合磁流变弹性体阻尼器在转子振动控制上的应用来说明弹性模量的变化对临界转速的影响。     

剪切式磁流变弹性体阻尼器力学性能研究

与磁流变液相比,磁流变弹性体表现出较好的稳定性。研制了几种用还原铁粉制备的磁流变弹性体,应用在剪切式磁流变弹性体阻尼器上,测试在外部磁场作用下弹性体的剪切模量。通过剪切模量与外加磁场的变化关系,分析磁流变弹性体的力学性能随磁场变化的规律,并把这种剪切式磁流变弹性体阻尼器应用于转子振动控制系统试验研究剪切模量的变化对转子系统振动特性的影响。     

磁流变弹性体阻尼器-转子系统的移频特性研究

磁流变弹性体中铁磁颗粒成分对磁流变弹性体阻尼器的刚度可控特性具有重要影响。研制了分别由大颗粒和小颗粒铁粉制备的多种不同质量分数的磁流变弹性体,采用一种挤压式磁流变弹性体阻尼器-柔性转子系统研究铁粉颗粒直径和质量分数对转子系统临界转速的影响。试验结果表明,含有大颗粒铁粉的弹性体阻尼器在小电流时就有明显的移频作用。在相同控制电流条件下,由小颗粒铁粉制备的弹性体阻尼器-转子系统,随铁粉质量分数的增加,系统的临界转速变化(移频特性)越明显;而由大颗粒铁粉制备的弹性体阻尼器-转子系统,其临界转速随铁粉质量分数的变化规律与小颗粒铁粉的刚好相反。     

磁流变流体的磁流变效应

磁流变流体因其独特的磁流变效而具有十分广泛的应用前景，研究磁流变效应是制造磁流变材料和开发工程应用的关键问题。作者从理论和实验两方面，分析和研究了磁场强度、磁性介质微粒的体积百分比浓度、介质微粒大小对磁流变效应的影响。研究表明，磁流变效应不仅依赖磁场强度，而且与磁性介质微粒的体积百分率、粒子的大小有关，得到了理论和实验一致的结果，为工程开发和制造磁流变流体提供了可靠依据，为磁流变技术的发展提供了理论基础。     

双水平井电磁测距径向距离计算方法研究

基于旋转磁场测距(RMRS)的基本理论与方法,在考虑磁源尺寸的条件下,首先推导出旋转磁源周围空间磁场分布规律,然后根据磁信号的轴向分量推导出双水井径向距离的计算方法,最后在此基础上通过仿真和实验提出了磁偶极子模型成立的前提条件。研究表明,探管与磁源的距离大于10倍磁源尺寸时,磁偶极子模型是适用于RMRS系统的;探管与磁源的距离小于10倍磁源尺寸时,径向距离的计算方法能够确定注汽井和生产井的水平段间距,对双水平井导向钻井磁测距计算方法作了进一步完善,为此导向仪器的研究提供了理论参考。     

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．     

一种在ANSYS中模拟磁流变液的方法

磁流变液在零场时,符合牛顿流体的力学特征,在ANSYS中可用流体单元FLUID142模拟.而处于磁场作用下的磁流变液还呈现出一定的类固体特征,在ANSYS中尚无完全合适的单元进行模拟.本文提出一种在ANSYS中模拟磁流变液在屈服前阶段力学行为的方法,即重合单元法,主要思想是采用重合的两种单元分别模拟磁流变液的流体特性和...     

矩形载流线圈沿一中线折成直角可看作磁偶极子

从磁偶极子的特点出发,用毕奥一萨伐尔定律、安培力公式和力矩的定义,推导出用磁矩表示的矩形载流线圈沿一中线折成直角的远场及其在均匀磁场中所受的磁力和磁力矩,指出此非平面载流线圈可看作磁偶极子．     

弱磁场作用下的磁偶极子模型建立与分析

利用磁偶极子理论,建立稳恒微弱地磁场作用下管类试件线状缺陷段产生的漏磁场模型.根据磁偶极子空间磁场分布,导出了地磁场下管状工件表面细长缺陷段产生的弱磁场法向分量的计算公式,并且分析了不同纵向磁化强度下,作为磁记忆检测方法重要判据的磁场法向零值线形状及分布特点.研究了管件处于外部弱磁场的缺陷段的位置对表面磁场法向分量零值线分布的影响.结果表明,利用磁记忆方法作无损检测,寻找和定位缺陷段位置时,应该考虑法向分量零值线的这种分布特征.     

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。