本文選題：磁流變液　切入點(diǎn)：剪切應(yīng)力　出處：《蘭州交通大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：磁流變液是智能材料重要分支之一,無磁場時(shí)表現(xiàn)為懸浮狀牛頓流體,當(dāng)外磁場存在時(shí),可毫秒級時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)檎吵頎畹念惞腆w或固體結(jié)構(gòu),這種可逆轉(zhuǎn)變被稱為磁流變效應(yīng)。磁流變器件就是基于磁流變效應(yīng)研制的,其中磁流變液剪切特性應(yīng)用最為廣泛。磁流變液剪切特性受到磁場、溫度、重力場、剪切速率、軟磁顆粒的分散情況、器件結(jié)構(gòu)與材料特性、工作面粗糙度等諸多因素影響。同時(shí)磁流變器件工作中不避免的會(huì)產(chǎn)生熱能從而改變工作溫度,這使得磁流變器件多數(shù)時(shí)間處于磁場、溫度復(fù)合的環(huán)境中。而目前磁流變器件多數(shù)是基于靜態(tài)勻強(qiáng)磁場磁流變液剪切應(yīng)力模型,并未對磁場、溫度的改變所導(dǎo)致的器件失效性進(jìn)行研究。通過模擬器件失效環(huán)境,研究非均勻磁場、溫度復(fù)合場對磁流變液剪切應(yīng)力的影響。簡單介紹了磁流變液及其特性,回顧國內(nèi)外磁流變液研究現(xiàn)狀及其剪切應(yīng)力測量裝置的發(fā)展,著重從磁場、溫度角度闡釋了靜態(tài)勻強(qiáng)磁場磁流變液剪切模型的失效性,結(jié)合非均勻磁場、溫度復(fù)合環(huán)境,給出了研究目的和研究方法,其意義旨在研究非均勻磁場、溫度復(fù)合作用對磁流變液剪切應(yīng)力的影響,為磁流變器件設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供參考。本文主要進(jìn)行的工作如下:(1)建立了非均勻磁場作用下磁流變液剪切應(yīng)力微觀模型�？紤]非均勻磁場、溫度對磁偶極子間相互作用力的影響,指出溫度改變磁偶極子熱運(yùn)動(dòng),對相互作用力起次要作用;而磁場改變磁偶極子磁化強(qiáng)度等,對相互作用力起決定性作用。非均勻磁場等效為多個(gè)均勻磁場的組合,根據(jù)安培分子電流假說先求得勻強(qiáng)磁場磁偶極子剪切應(yīng)力理論公式,再對各個(gè)均勻磁場剪切應(yīng)力進(jìn)行積分求得非均勻磁場剪切應(yīng)力公式,得到磁流變液剪切應(yīng)力的各個(gè)影響因素。(2)開發(fā)了非均勻磁場、溫度復(fù)合場磁流變液剪切應(yīng)力測量裝置,主要包括非均勻磁場、溫度復(fù)合場環(huán)境發(fā)生裝置、剪切裝置、機(jī)械運(yùn)動(dòng)模塊和數(shù)據(jù)采集與處理模塊等四個(gè)部分。選定提拉法對磁流變液剪切應(yīng)力進(jìn)行測量,并用復(fù)合的方式搭建非均勻磁場、溫度發(fā)生裝置,通過ANSYS仿真輔助調(diào)整磁流變液剪切裝置剪切方向,結(jié)合單片機(jī)部分實(shí)現(xiàn)剪切應(yīng)力的自動(dòng)測量,完成測量裝置整體設(shè)計(jì)。(3)完成了非均勻磁場、溫度復(fù)合場空間分布的描述。同一時(shí)刻實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)磁流變液溫度處處相等,不同時(shí)刻溫度對磁流變液剪切應(yīng)力的影響進(jìn)行縱向比較。實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi),兩個(gè)C型電磁鐵空間磁感應(yīng)強(qiáng)度分布不是簡單的單個(gè)電磁鐵磁場的疊加,需要依據(jù)磁路定理、ANSYS仿真和數(shù)據(jù)測量,得出非均勻磁場空間磁感應(yīng)強(qiáng)度分布的準(zhǔn)確描述。(4)完成非均勻磁場、溫度復(fù)合場作用下磁流變液剪切應(yīng)力測量,并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析:相同磁場分布,復(fù)合場磁流變液剪切應(yīng)力測量值與勻強(qiáng)場剪切應(yīng)力模型計(jì)算的理論值存在差異,說明復(fù)合場環(huán)境勻強(qiáng)場理論的失效性;相同溫度下,磁場磁流變液剪切應(yīng)力隨磁感應(yīng)強(qiáng)度增大而增大;相同磁感應(yīng)強(qiáng)度下,剪切應(yīng)力隨著溫度的上升而下降;磁感應(yīng)強(qiáng)度場越大,溫度上升對磁場影響越大,對剪切應(yīng)力影響也越大;相比較而言,磁感應(yīng)強(qiáng)度的上升對剪切應(yīng)力的影響要大于溫度上升的影響。研究不僅驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)裝置及測量結(jié)果的準(zhǔn)確性,還對差異性可能產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析。模擬磁流變元器件的工作環(huán)境,通過研究了磁流變器件因磁場、溫度改變而產(chǎn)生的失效機(jī)制,為磁流變元器件設(shè)計(jì)研發(fā)提供一定的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:Magnetorheological fluid is an important branch of the intelligent materials, without magnetic field performance for the suspended Newton fluid, when the external magnetic field exists, can milliseconds into viscous solid or solid structure, the reversible transformation is called magnetorheological effect. The research and development of magnetorheological devices is based on magnetorheological effect. The magnetorheological fluid shear characteristics of the most widely used. The shear properties of magnetorheological fluid by magnetic field, temperature, gravity, shear rate, dispersion of soft magnetic particles, device structure and material properties, effect of surface roughness and other factors. At the same time Mr devices work not avoid generate heat to change work the temperature, which makes the most of the time in the field of magnetorheological devices, the ambient temperature of the composite magnetorheological device mostly static magnetic field of magneto rheological fluid shear stress model based on the magnetic field and temperature is not. The device of changes that lead to failure of failure. Through the environment simulator, research on non uniform magnetic field, the influence of temperature field on composite magneto rheological fluid shear stress. Introduces magnetorheological fluid and its characteristics, reviews the domestic and foreign research status of magnetorheological fluid and shear stress measuring device, mainly from the temperature field, explained the failure of static magnetic field of magneto rheological fluid shear model, combined with the nonuniform magnetic field, the temperature of composite environment, gives the research purpose and research methods, the significance to study the inhomogeneous magnetic field, combined effects of temperature stress of the magnetorheological fluid shear, provides the reference for the design and Application of magnetic rheological device. The main work of this paper is as follows: (1) the establishment of a non-uniform magnetic field of magneto rheological fluid shear stress model. Considering the micro inhomogeneous magnetic field and temperature on the interaction between the magnetic dipole The influence of temperature change, pointed out that the magnetic dipole thermal motion plays a minor role on the interaction and change of magnetic dipole magnetic field; magnetization, plays a decisive role in the interaction. The non-uniform magnetic field is equivalent to a uniform magnetic field, according to a molecular current hypothesis to obtain the magnetic field of magnetic dipole shear stress theory formula then, the uniform magnetic field shear stress were obtained by integrating the non-uniform magnetic field shear stress formula factors by magnetorheological fluid shear stress. (2) developed a non uniform magnetic field, temperature field of composite force measuring device of magnetorheological fluid shear, including non-uniform magnetic field, the temperature field of composite environment device, cutting device, four parts mechanical motion module and data acquisition and processing module. The selected Czochralski method of magnetorheological fluid shear stress were measured, and the complex was built by way of Non uniform magnetic field generating device, temperature, through the ANSYS simulation aided adjustment of magnetorheological fluid shear device shear direction, automatic measurement based on single chip implementation of the shear stress, the overall design is completed. The measuring device (3) completed the non-uniform magnetic field distribution, temperature field of composite space description. At the same time in the magneto rheological experimental device the temperature of the liquid equal everywhere, compare the effect of different time temperature of the magnetorheological fluid shear stress. The experimental region, a superposition of two C type electromagnet spatial distribution of magnetic induction intensity is not a simple single electromagnet magnetic field, according to magnetic circuit theorem, ANSYS simulation and measurement data, the inhomogeneous magnetic field spatial distribution of magnetic induction intensity accurate description. (4) non uniform magnetic field, the temperature field of composite magnetorheological fluid shear stress measurement and analysis of the experimental data: the same magnetic field distribution, magnetic field of composite Fluid shear stress measurements and uniform shear force field difference model to calculate the theoretical value, indicating that the composite field uniform magnetic field theory of failure; under the same temperature, the magnetic rheological fluid shear stress increases with the increase of magnetic induction intensity; the same magnetic induction intensity, shear stress decreased with the increase of temperature field; magnetic induction intensity increases, the temperature rise of the influence of magnetic field on the stress, the greater the impact on shear; in comparison, higher magnetic induction intensity of shear stress is greater than the impact of temperature rise. The accuracy of research not only verified the experimental device and measurement results. The reason for the different possible are analyzed. Simulation of magneto rheological components of the working environment, through the study of magnetorheological devices due to the magnetic field, temperature change failure mechanism, provide for magnetorheological components design research The guiding significance.

【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB381

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本文編號：1700828