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1、毕业论文磁流变体的研究状况及应用学号200803020214姓名李新文班级数控0802专业数控技术系部机电工程系指导老师李尚波完成时间20011年4月17日至2009年4月27日31目录第一章磁流变体材质和结构………………………………………………………3第二章磁流变体相关实验及理论研究……………………………………………42.1磁流变体的研究方式…………………………………………………………42.2相变和成核理论…………………………………………………………….4.2.3磁流变液剪切屈服应力的数值分析…………………………………………52.4实验研究影响磁流变效应的因素…………………………
2、……………….122.5交变磁场下盘型磁流变流体阻尼器的动力特性………………………….182.6磁流变液挤压增强效应的研究…………………………………………….25第三章应用前景………………………………………………………………….29参考文献………………………………………………………………………….3131磁流变体的研究状况及应用摘要:简单回顾了磁流变体研究的历史,介绍了该种致流变体近年来的研究进展和在航空工业等领域中的应用情况,并给出了我国进行磁流变体理论研究和产品开发的一些思路。引言致流变体是智能材料中的一个重要分支,深受国内外科学界重视,其构成有磁流变体(MR)和电流变体(ER
3、)。两者都是悬浊液,在强磁场或强电场下,发生流变效应,使其粘度及屈服强度大大提高。ER和MR在本世纪40年代分别由美国人W.Winslow和J.Rabinow提出,此后各国把主要精力和财力投入在ER的研究中,只是在近年来,提高ER强度和稳定性的研究遇到困难,才把主要方向转向MR研究。实质上,ER和MR是相互联系的。磁流变体英文名字为MagnetorheologicalFlu-ids,简称MR,我国研究人员有时也称为磁流变液。MR一般由基液、弥散质、活化剂三部分组成,基液一般选用植物油和矿物油,弥散质选用磁性微粒,加入活化剂是为了增强流变效应和解决MR沉淀问题。在致流变体中,MR与E
4、R功能相似,但MR的强度要比ER高1~2数量级,从而可以缩小容载器的体积;MR适应的工作温度宽,ER的工作范围为-25~125℃,而MR的为-40~150℃;不受杂质的影响,因而化学稳定性也强于ER。从安全用电方面考虑,ER采用了高电压(1~5kV),而MR采用低电压(12~24V)。从而可以说MR比ER更加实用,以MR代替ER将是致流变体的必然。关键词:磁流变液剪切应力智能材料31第一章磁流变体材质和结构致流变体在外加场强作用下,其粘度显著提高的原因是链状结构的产生,MR抗剪强度大于ER是由于MR中磁性链间粒子间吸引力高于ER中电极性粒子吸引力,因而在寻求高强度MR弥散质时,人们
5、着眼于:(1)流变效应是一种可逆变化,因此,它的磁滞回线必须狭窄,内聚力较小,而磁导率很大,尤其是磁导率的初始值和极大值必须很大。(2)磁流变效应应具有较大的磁饱和强度,以便使得尽可能大的“磁流”通过磁流变体流体的横磁截面,从而给颗粒相互间提供尽可能大的能量。(3)磁流变体在接通交流电的工作期间内,全部损耗都应该是一个很小的量。(4)磁流变体中的强磁性粒子的分布必须均匀,且分布率保持不变,这样才能保证其高度磁化及稳定性。(5)为了防止磁流变体被磨损并改变性能,磁流变体必须具备极高的“击穿磁场”。(6)一般来说,磁流变体的稳定性不应随温度变化而改变,即在相当宽的温度范围具有极高的稳定
6、性。现在MR流体中所用的磁性材料多是由铁、钴、镍等多畴材料组成,其比重都比基液相的比重大,因而沉淀是一个大化剂的方法,类似于乳化液把弥散质和连续相联结起来。而白俄罗斯的Kordonski则采用把极细的硬磁性材料和较大的软磁性材料同连续相一起混合的方法来防止沉淀。针状硬磁性材料的一端均匀地附在软磁性材料粒子的表面,使之成为一个个“蒲公英”,从而改善了沉淀问题。通过此种方法,他们得到的MR流体比仅用硬磁性材料时的剪切强度增大4倍。另外一种解决方法是密度适配法,但此法受温度影响较大而不稳定。美国的Lord公司报道了6种合金磁流变液制备结果,所使用的固体颗粒为铁-钴,铁-镍,铁-钴-钒等合
7、金的超细粉末,当固体颗粒体积比为0.25,在550kA/m(7000Oe)的磁场强度下,这些材料的动态屈服应力可达到20~48kPa。EMR是电磁流变效应的简称,EMR效应的研究也引起了人们的重视,日本米泽大学的K.Koya-ma比较细致地研究了EMR流变叠加效应。他们用自己制造的平行板流变仪来研究EMR的叠加,在研究中发现,当电场与磁场平行施加时,可以发现EMR的显著叠加效应,平行叠加导致生成许多平行于场的链,而垂直叠加则导致生成网络状结构。现今的MR流体的主要弱点
