论文部分内容阅读
磁流变液（Magnetorheological Fluid,MRF）作为一种新型智能材料,是具有磁化性能的磁性粒子溶于基液中混合而成的可受磁场控制的稳定悬浮液,在磁场干扰下,磁流变液从流体转化为半固体只需几毫秒且该过程可逆,表观粘度可扩大105106倍,最大屈服应力可达50100kPa,这些优良的特性决定了磁流变液的应用前景十分广阔。作为磁流变液主要性能参数之一的屈服应力是固液性能转化的分界点,目前关于屈服应力还没有统一的测试标准,所以设计一种能够准确测试磁流变液屈服应力的试验装置并进行相关性能测试具有重要的意义。首先,在磁流变液剪切屈服应力测试理论分析的基础上,利用麦克斯韦应力张量方程构建了磁流变液剪切屈服应力计算模型,以Lord公司生产的MRF-122EG和MRF-132LD两种型号的磁流变液为研究对象,借助有限元软件ANSOFT的磁场仿真功能,两种型号磁流变液的屈服应力计算结果和Lord公司提供的技术参数的最大相对误差分别为6%和9%,验证了所建磁流变液屈服应力计算模型是合理的。其次,基于提拉法原理设计了屈服应力测试装置,磁路采用环形闭合磁路,测试装置中提拉块材料采用Q235钢、铜和铁三种材料,提拉块壁面沟槽采用矩形和三角形两种形状,壁面沟槽深度为1mm和2mm两种尺寸,耦合面间隙分别为3mm、5mm、7mm和9mm四种规格;同时对剪切速率测试装置和试验台架的设计过程进行了详细的阐述,并对其合理性进行了分析。最后,利用设计的屈服应力测试装置对MRF-122EG和MRF-132LD进行了测试,将测试结果与Lord公司提供的屈服应力技术参数的误差值作为筛选标准,得出最佳测试方案:耦合面间距为5mm,铜质1mm深矩形槽壁面提拉块,其中最大相对误差为5%。同时利用最佳测试方案对制备的体积百分比分别为20%、33.3%、45.9%和58.9%的四种磁流变液进行测试,结果表明磁流变液的屈服应力随着固体颗粒的体积百分比的增加有明显的增加趋势,固体颗粒体积百分比为58.9%的磁流变液的屈服应力可达50kPa以上。接着探究温度对磁流变液屈服应力的影响,试验结果表明磁流变液屈服应力随着温度的升高而减小。磁流变液剪切速率和粘度测试结果表明当剪切速率低于10s-1时,MRF屈服应力随着剪切速率的增加呈增加趋势;当剪切速率高于10s-1时,MRF屈服应力略有增加但趋势不明显;磁流变液粘度随着剪切速率的增加而逐渐减小;最后测试出四种磁流变液的磁导率,即B-H曲线。本文旨在设计一种准确测试磁流变液屈服应力的测试装置并进行相关试验测试,所设计的装置可应用在其他体积百分比含量的磁流变液屈服应力测试上,对磁流变液的实际应用具有指导意义。