文档介绍：重庆大学
博士学位论文
磁流变液与磁流变器件的分析与设计
姓名:黄金
申请学位级别:博士
专业:固体力学
指导教师:张俊乾
20061016
摘要磁流变液痗强纱偶ɑ墓烫逦⒖帕T诨褐行纬的悬浮液,其流变特性可由外加磁场连续控制。当不加磁场时,磁流变液表现出类似牛顿流体的行为;当外加磁场时,磁流变液中的磁性颗粒沿磁场方向排成链状,这些链状结构阻止了液体的流动,因而改变了磁流变液的流变特性,其流动表现出塑性体行为,,可控制其屈服应力。基于磁流变液的这些力学特性,它们能用于外加磁场控制的器件,这些磁流变器件的工作模式分为三类:直接剪切模式缋牒掀骱椭贫、压力驱动模式缂跽衿骱头和挤压模式绺粽衿。磁流变离合器是由磁流变液的剪切应力传递转矩的器件,磁流变阀是磁流变液通过两固定圆筒的器件,磁流变减振器是磁流变液通过两相对移动圆筒的器件,磁流变隔振器则是磁流变液在两相对移动的圆盘件被挤压。为了建立这些器件的设计方法,本文分析了国内外对磁流变液材料及应用的研究,把磁流变液的屈服应力可由外加磁场控制的特长与机械设计方法相结合,分析了磁流变液在这些器件中的粘塑性流动,建立了磁流变液的传力方程,提出了磁流变器件关键几何尺寸的设计方法,为磁流变器件的计提供了理论基础。论文的主要研究工作和结论如下:樯芰舜帕鞅湟翰牧系淖槌珊吞匦裕治隽舜帕鞅湟旱募羟杏αλ嫱饧磁场变化的流变力学模型。对磁流变液在器件中的剪切流动和压力驱动流动,可用P屠疵枋銎淞鞅湫形#欢源帕鞅湟涸谄骷械募费沽鞫捎盟度模型来描述其流变行为。治隽嗽谕饧哟懦∽饔孟麓帕鞅湟翰帕鞅湫в恚诹椿P停建立了磁流变液的屈服应力方程,为优化磁流变液的参数设计,制造性能良好的磁流交液提供了科学依据;影响屈服应力的主要因素有外加磁场强度、磁性颗粒尺寸、颗粒体积百分数和磁流变液的磁化率。荽帕鞅湟涸谄骷械募羟写Α⒀沽η图费勾Φ娜址式,基于模型和匠蹋芯苛舜帕鹘灰涸诶牒掀鳌⒎А⒆尼器和抛光装置中的流动,建立了离合器传递转矩、阀的流量、阻尼力和光学元件表面切除率的方程;基于双粘度模型,研究了磁流变液在隔振器中的流动,建立了隔振器的阻尼力方程。研究结果表明:磁流变液在器件中的流动是里粘塑性流动,随着外加磁场的增加,器件中的磁流变液的屈服与未屈服分解面向两表面靠近,磁流变液传力增大。荽帕鞅湟涸谄骷械拇Ψ匠蹋汛帕鞅湟旱拇Ψ纸馕A愦懦∈中文摘要
贐罟锄模型,建立了磁流变液在离合器、减振器和阀中周楹椭和磁饱和时的两部分分力,为了提供磁流变器件的关键几何参数计算式,引入磁流变液在器件中能产生磁流变效应的有效激活体积的思想,将磁流变液器件中的关键尺寸参数与磁流交液材料参数、运动和动力参数以及磁场参数定量地联系起来。研究结果表明:当磁流变器件要求传递的功率、速度和所期望的性能给定时,我们可以选择磁流变液材料,从而计算出磁流变液在器件中的厚度和长度。治隽舜帕鞅湟毫愦懦∈闭扯群屯饧哟懦∈倍αΦ牟夥ǎ扑结果与实验结果比较表明所建离合器转矩方程的正确性。本文的创新之处在于:向粘塑性流动方程,揭示了磁流变液的流动本质。⒘舜帕鞅湟涸谄骷械拇Ψ匠蹋沂玖舜帕鞅淦骷拇怼岢隽舜帕鞅淅牒掀鳌⒓跽衿骱头е杏行Чぷ骷湎逗统ざ确匠蹋4帕变离合器、减振器和阀的关键几何尺寸的设计提供了理论依据。关键词:磁流变液,粘度,屈服应力,磁流变器件,粘塑性流动,传力方程,几何设计方法重庆大学博士学位沧文
∞甌竤.,,,甅甅甅....甌—畉
..甀琣。..,.,琺甌.,.豁,.瑃瑃Ⅳ..
:.英文摘要,痷瑅.,
插图与附表清单图表面活性剂对磁流变液性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图磁流变液转换过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图颗粒集聚⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图屈服应力的分析模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图屈服应力与磁场强度的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图磁流变液的P汀图爸甘齨对剪切应力的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图帕鞅湟旱乃扯饶P汀图帕鞅湟旱拇判蕴匦浴图帕3恋硭俣确治觥图帕V本抖猿两邓俣鹊挠跋臁图磁流变器件工作模式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图圆筒式磁流变离合器原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图磁流变液在两圆筒间的周向流动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图磁流变液在圆筒磁流变离合器中的速度分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图零磁场下圆筒磁流变离合器传递的转矩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图圆筒磁流变