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。     

硅树脂基磁流变胶流变特性研究及Herschel-Bulkley模型参数识别

为了探究硅树脂基质磁流变胶的流变特性,自行制备了羰基铁粉质量分数分别为30%、50%、70%的三种磁流变胶MRG-30、MRG-50、MRG-70,并对其展开稳态旋转剪切测试和动态振荡剪切测试.结果表明:剪切应力随磁场变化分为快速增长、缓慢增长、饱和三个阶段,羰基铁粉含量对零场粘度、剪切应力、响应速率影响较大,MRG-70磁流变效应最好;磁流变胶的流动特性符合Herschel-Bulkley函数变化规律,且非牛顿指数n都满足n1,具有剪切稀化特性;线性粘弹性区域临界应变幅值rLVE随着磁感应强度增强而增大,磁流变胶的储能模量对频率的依赖性微弱;法向应力随着磁感应强度增强而增大,但频率对材料的法向应力的影响十分微弱.     

振荡剪切模式下磁流变脂法向力特性分析

为了探究磁流变脂的法向力行为,自制了羰基铁粉质量分数分别为30%、50%和70%的3种磁流变脂,采用旋转流变仪测量了磁流变脂在振荡剪切模式下的法向力特性,系统地研究了磁场、时间、应变幅值、频率和温度对法向力的影响.研究结果表明,3种磁流变脂试样的法向力都随着磁场强度增大而增大,当磁场强度为740 kA/m时,各试样法向力最大值分别达到了6.97 N、8.93 N、14.91 N;在不同磁场强度下,时间对磁流变脂法向力值的影响经历轻微减少、恒定不变、缓慢增加3个阶段;在整个频率范围内,不同磁场强度的磁流变脂的法向力值变化微小,基本处于一个稳定值;存在一个应变临界值,使得法向力随着应变幅值在临界值之前以较快的速度增大,进一步增大应变幅值且超过该临界值后其增长速度减小;另外,3种磁流变脂试样的法向力随温度的升高而增大且质量分数为70%的试样其法向力值最大.本文研究为磁流变脂器件的设计、优化和应用奠定了理论基础.     

冷家稠油黏温特性及流变特性实验研究

应用回归分析理论,开展现场取样、室内测量实验,建立数学模型,对辽河油田冷家稠油黏温特性及流变特征进行分析,得到稠油黏度关于温度、剪切速率的二元函数,回归出剪切应力与剪切速率、屈服应力值与温度、表观黏度与剪切速率的关系曲线。研究认为,冷家稠油随着温度升高、剪切速率的增大,黏度降低;临界温度Tc=72.51℃是牛顿流与非牛顿流的转变点;温度从40℃上升到70℃时,屈服应力值随着温度的升高而呈线性递减,当温度达到Tc时,屈服应力值就变为零;在非常低的剪切速率范围内,黏度下降最快,在高剪切速率情况下,黏度近似于不变。     

磁流变液的流变性能分析

制备了以羰基铁粉为磁性颗粒的硅油基磁流变液,使用Anton Paar Physica MCR 301流变仪测试其流变性能,用Bingham模型对磁流变液的流变性能进行拟合计算。实验表明,Bingham模型可较好地描述磁流变液的流变行为。随着磁场的增大,磁流变液的剪切应力和粘度显著增大。磁场不变时,随着剪切速率增加,磁流变液剪切应力增加不明显,符合剪切稀化的Bingham模型。通过对数拟合的方法,得出磁流变液剪切应力和电流的关系,在电流较小时,剪切应力呈指数增长,指数值约为1.42,随着电流的增大,剪切应力达到稳定值。     

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。     

煤浆浓度对油煤浆流变特性和表观黏度的影响

煤浆质量分数是影响油煤浆流变特性的主要因素之一。文中研究了煤浆质量分数对内蒙古胜利褐煤与液化起始溶剂和循环溶剂配制成的油煤浆的流变特性和表观黏度的影响。采用NXS-11A型旋转黏度计测量煤浆体系在30～70℃时在不同剪切速率下的剪切应力和表观黏度,绘制煤浆体系流变曲线和黏度曲线,分析了流变和黏度特性。结果表明:在实验条件下胜利褐煤起始溶剂油煤浆和循环溶剂油煤浆都符合宾汉流体的特征;油煤浆体系的塑性黏度、屈服应力和表观黏度都随煤浆质量分数的增大而增大,煤浆的表观黏度与煤浆质量分数之间呈指数增长型关系,当煤浆质量分数超过一定数值范围后,煤浆体系的表观黏度会急剧上升。     

聚丙烯/乙烯-乙烯醇共聚物/聚丙烯接枝马来酸酐共混体系的流变性能

以聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)为相容剂,采用双螺杆共混法制备聚丙烯/乙烯-乙烯醇共聚物(PP/EVOH)共混物.利用毛细管流变仪研究PP/EVOH共混物的流变行为,研究了共混物配比、剪切速率和温度对流体的剪切应力、表观黏度、非牛顿指数和黏流活化能等方面的影响.结果表明,EVOH的加入降低了共混体系的剪切应力和表观黏度,温度在低剪切速率时对表观黏度的影响较大.     

铜尾矿流变特性与管道输送阻力计算

流变参数是管道输送系统设计的基础,采用RST-SST型软固体流变仪进行尾矿浆体流变特性试验,确定了不同固相质量分数下尾矿浆体的屈服应力、黏度系数.当浆体固相质量分数大于70%后,屈服应力会随着固相含量的增加而显著上升.对矿浆进行剪切变稀试验发现,屈服应力可下降40.9%.针对不同尾矿浆体开展标准坍落度试验,当固相质量分数小于74%时,尾矿浆具有良好的流动性及较大的坍落度.利用得到的尾矿浆体的流变特性参数,进行了临界流速、摩阻损失的计算,为尾矿管道输送系统设计提供参考.     

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.     

高稳定磁流变液的制备和性能分析

采用X-ray衍射、扫描电子显微镜及振动样品磁强计等表征手段,研究通过气体渗氮在羰基铁颗粒表面形成的氮化物薄层,分析了羰基铁颗粒氮化后的形貌、抗氧化性能和磁性能。将氮化后的羰基铁粉加入高分散性添加剂,用高速分散的方法制备了高稳定磁流变液,分析了该磁流变液的磁性能、流变性能和抗沉降性能,并研究了该磁流变液在器件应用中的稳定性。结果表明：采用该工艺制备的磁流变液的摩擦系数降低至0.054,3个月沉降＜10%,零场黏度≤1.0 Pa·s,最大剪切应力≥60 kPa,在20～125 ℃范围内,阻尼器阻尼力最大衰减率14.3%。氮化提高了磁流变液悬浮相的表面抗磨、耐蚀性能,改善了磁流变液抗沉降团聚稳定性。     

甜菜碱类变黏分流酸的流变性及变黏机制

根据黏弹性表面活性剂(VES)理论,研制一种性能优良的甜菜碱类变黏分流酸,分析其胶束结构特点和变黏性能,考察剪切速率对油酸酰胺丙基甜菜碱质量分数、pH值和不同温度下变黏分流酸流变性的影响,探讨pH值对胶束结构的影响,得出变黏分流酸的变黏机制.结果表明:油酸酰胺丙基甜菜碱在10 %HCl中为球型胶束,在5% HCl中为球型棒型过渡类型和棒状胶束,在2% HCl中为蠕虫状胶束;变黏分流酸随着酸液质量分数降低表观黏度逐渐增加,当油酸酰胺丙基甜菜碱质量分数大于临界胶束浓度(w_cmc)时,变黏分流酸增黏后具有剪切稀释的黏弹流体特点;变黏分流酸在酸化过程中压力有先上升后下降的趋势,发生液流转向进入中低渗层,对储层无伤害.     

高压上浆过程中浆液的流变特性

为探讨高压上浆对浆液流变性能的影响,通过实验测量玉米、马铃薯、PVA等浆液在不同质量分数、剪切速率及剪切应力下黏度的变化情况,并分析其流变特性.实验结果表明,在高压上浆过程中,浆纱的速度大幅提高,其剪切速率随之亦显著提高,而浆液黏度则大幅降低.压浆力的提高使得浆液的剪切应力相应增加,而随着剪切应力的增加,浆液的黏度亦随之下降,从而体现出高浓、高压、低黏的高压上浆特点.根据不同浆液的流变性能特点,分析比较马铃薯和玉米淀粉的浆液,认为马铃薯淀粉更适合高压上浆,且马铃薯/PVA混合浆较玉米/PVA混合浆更加适合于高压上浆.     

C60混凝土低黏化调控及性能

为解决高强度、低流态混凝土的高扬程泵送问题,研究了掺入5～10 mm粒径碎石、Ⅰ级粉煤灰、引气剂、触变剂、降黏剂等低黏化措施对C60混凝土工作性能、流变性能的影响规律,并基于CFD数值模拟研究不同调控措施对混凝土泵送压力损失的影响;在此基础上,优选低流态高性能C60预应力混凝土配合比。结果表明：5种低黏化措施均可使拌和物坍落度、扩展度增大,黏度、屈服剪切应力降低;其中掺量(质量分数,下同)为15%Ⅰ级粉煤灰、0.001%降黏剂可降低拌和物黏度21%～25%;掺量为0.005%引气剂(含气量4.8%)可使屈服剪切应力下降70%。低流态混凝土在泵管中以“柱塞流”的形式流动,拌和物黏度、屈服剪切应力的增大均会引起泵送压力损失的增大,且黏度对泵压损失影响更明显。5种低黏化措施均可降低混凝土在管道中流动时的压力损失,其中掺量为0.001%降黏剂可使压力损失降低50%～53%。优化后的C60预应力混凝土拌和物黏度为120～135 Pa·s、屈服剪切应力为235～252 Pa, 7 d抗压强度可达72.1～75.3 MPa, 120 d干缩率约为-0.04%。     

成分比例和温度调控对剪切增稠液流变性能的影响

以粒径为350 nm的二氧化硅和聚乙二醇200为原料,通过球磨的方式将不同比例的二氧化硅和聚乙二醇进行充分混合后得到剪切增稠液,并从剪切应力、剪切速率与黏度方面分析剪切增稠液的流变特性,研究二氧化硅质量分数和温度对黏度的影响.结果表明,在一定范围内,随着纳米二氧化硅含量增加和温度的降低,剪切增稠液的整体黏度逐渐增加,临界剪切速率逐渐减小,更易触发剪切增稠机制.     

磁流变液沉降分析及可变浓度区剪切应力特性

针对磁流变液沉降现象及抛光过程中由于沉降导致的剪切应力不均匀、抛光压力不足的问题,采用参数辨识法和等效替代法研究沉降区域中可变浓度区的磁流变液剪切应力特性,通过实验方法获得了磁场强度、剪切速率、磁性颗粒种类对可变浓度区磁流变液剪切应力的影响规律.结果表明:在沉降区域中可变浓度区内,磁流变液的剪切应力随磁感应强度和剪切速...     

尾砂充填料浆流变性能模型与试验研究

以地下矿山尾砂充填料为研究对象,试验研究与理论分析相结合的方法,利用R/S+流变仪和岩石力学试验机对充填料浆的流变性能进行试验研究.引入Papanastasiou黏塑性流体模型来表征尾砂充填料浆的黏度和切应力变化过程.研究结果表明:该黏塑性流体模型预测的结果和试验结果相吻合,因此可用于理论分析计算;得到不同的压力增长指数下切应力-切变速率曲线;尾砂充填料浆的黏度和屈服应力随料浆质量分数的增加而增大;同一质量分数下,胶结尾砂的黏度和屈服应力比全尾砂大.通过对充填料浆流变性能的研究,为矿山充填设计提供了理论和实验依据.     

刚玉质自流浇注料流变性和流动性的关系

采用浇注料流变仪、L型流动性测试装置和自流值测定装置,测定了加水量、分散剂(FS10)、纯铝酸钙水泥和α-Al2O3微粉对刚玉质自流浇注料的流变性和流动性的影响,并分析了流变性和流动性之间的关系.实验结果表明:随加水量增加(质量分数4.9%～5.3%),相对屈服应力、相对塑性黏度和相对平均黏度均逐渐减小,自流值和流动速度逐渐增大.随分散剂FS10加入量的增加(质量分数0.16%～0.20%),相对屈服应力、相对塑性黏度和相对平均黏度逐渐减小,自流值和流动速度逐渐增大;分散剂FS10加入量继续增大时(0.20%～0.22%),相对屈服应力、相对塑性黏度和相对平均黏度显著增大,而自流值和流动速度大幅下降.随纯铝酸钙水泥加入量增加(质量分数1%～4%),流变参数和流动参数有一定的变化,但变化不明显.随α-Al2O3微粉加入量的增加(质量分数9%～12%),相对屈服应力和相对平均黏度均减小,相对塑性黏度变化不大,自流值变化不大,流动速度加快.刚玉质自流浇注料流变参数和流动参数之间的关系为:自流值和相对屈服应力有较好的相关性,而流动速度和相对平均黏度有较好的相关性.     

羰基铁粉的C含量对磁流变弹性体磁流变效应的影响

磁流变弹性体是磁流变液的一种固体模拟,目前的磁流变弹性体普遍存在磁流变效应不高的问题,限制了它在工程上的应用。针对羰基铁粉中C元素含量对羰基铁粉最大磁导率的影响,从而研究羰基铁粉C含量对磁流变弹性体磁流变效应的影响。采用硅橡胶为基体和具有不同C含量的羰基铁粉制备同组分磁流变弹性体,通过改进的动态机械分析仪来测试所制备样品的磁致模量,最后的实验数据分析结果表明,羰基铁粉的C含量越低,所制备的磁流变弹性体的磁流变效应越高。