磁流變阻尼器件研究綜述

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1、磁流變阻尼器件研究綜述磁流變阻尼器件的總論11磁流變材料與磁流變阻尼器的潛在工程應(yīng)用11磁流變效應(yīng)的解釋12影響磁流變體的流變學(xué)特性的因素2磁流變阻尼器件的工作模式23　磁流變阻尼器件及其工程應(yīng)用33.1　汽車(chē)座椅懸架磁流變阻尼器33.2　建筑結(jié)構(gòu)中使用的磁流變阻尼器43.3　微型磁流變阻尼器53.4　直升飛機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片磁流變阻尼器53.5　其它磁流變阻尼器磁流變阻尼器64我國(guó)致力于開(kāi)發(fā)各種磁流變器件的領(lǐng)域72磁流變技術(shù)與磁流變阻尼器件7Lord公司開(kāi)發(fā)的擠壓模式汽車(chē)座椅懸架阻尼器71磁流變效應(yīng)的解釋當(dāng)磁流變體處于外加磁

2、場(chǎng)中,其粘滯系數(shù)明顯增加,其主要原因是結(jié)構(gòu)元的變化。在經(jīng)典理論中,用磁偶極矩和磁性微粒成鏈作為結(jié)構(gòu)元來(lái)解釋磁流變效應(yīng),Shulman和Kordonskii對(duì)磁流變效應(yīng)作了解釋[2]:懸浮相是按一定角度定向排列互不影響的粒子剪切流動(dòng),當(dāng)受到外加磁場(chǎng)作用時(shí),懸浮液粘滯性的增加是由于附加能量被結(jié)構(gòu)元的載流分子介質(zhì)所消耗,機(jī)械能消耗的程度(磁流變體粘性的增加)是由磁流變體的微結(jié)構(gòu)(微粒伸長(zhǎng)和定向排列的程度)、外加磁場(chǎng)強(qiáng)度和剪切率大小等因素所決定。[2]ShulmanZP,etal.Physicalpropertiesanddy

3、namicsofmag-netorheologicalsuspensions[J].Int.J.MultiphaseFlow,1986,12(6):935～955.2影響磁流變體的流變學(xué)特性的因素磁流變體的流變學(xué)特性與諸多因素有關(guān),主要是下列幾方面:(1)磁流變體的剪應(yīng)力與飽和磁化強(qiáng)度的關(guān)系　Carlson等[3]利用偶極子相互作用模型來(lái)描述磁流變體的特性,與Ginder[4]采用有限元方法研究結(jié)果是一致的:最大剪應(yīng)力與飽和磁化強(qiáng)度的平方成正比。(2)磁流變體的屈服應(yīng)力與磁化率的關(guān)系　Rosenwig等[5]將磁流變體

4、看作一種非對(duì)稱(chēng)彈性和磁性應(yīng)力狀態(tài)的連續(xù)體,研究了屈服應(yīng)力與體積分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系,在懸浮相體積分?jǐn)?shù)一定的情況下,隨著磁化率的增加,屈服應(yīng)力會(huì)增大。(3)溫度對(duì)磁流變體的影響　復(fù)旦大學(xué)的潘勝等[6]建立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置,測(cè)試了溫度對(duì)由羥基鐵配制的磁流變體靜態(tài)屈服應(yīng)力的影響,研究結(jié)果表明,靜態(tài)屈服應(yīng)力在不同溫度(室溫～+150°C)變化非常小。(4)磁流變體的剪切應(yīng)力與懸浮相尺寸的關(guān)系　Lemaire[7]對(duì)磁流變體的屈服應(yīng)力與懸浮相微粒尺寸的關(guān)系進(jìn)行了研究,懸浮相微粒直徑對(duì)屈服應(yīng)力的影響取決于耦合系數(shù)的大小,研究也發(fā)現(xiàn),一定尺

5、寸的單分散比多分散系試樣具有更佳的磁流變體效應(yīng),這種效果來(lái)自無(wú)流動(dòng)條件下的布朗運(yùn)動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)起伏,該運(yùn)動(dòng)使單鏈中兩端臨近微粒之間距離大于多分散系的平均距離,而鏈結(jié)構(gòu)對(duì)流體流動(dòng)的阻力恰恰來(lái)自于這種加大的間隙。(5)磁流變體在剪切流作用下的結(jié)構(gòu)變化　Cutillas的研究表明,在剪應(yīng)力作用下磁場(chǎng)中的磁流變體由六方密排向?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,發(fā)生該結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變的臨界應(yīng)變?yōu)?.15。(6)添加劑對(duì)磁流變體性能的影響　添加劑增大了磁流變體的粘度,有助于克服磁性微粒的沉降,用不同載體液配制磁流變體必須考慮添加劑的不同比例,采用預(yù)處理的磁性微

6、粒來(lái)配制磁流變體已使分散相的不穩(wěn)定性有所改善,添加劑的比例應(yīng)相應(yīng)減少,或者采用對(duì)載體液的粘度不敏感的添加劑,使磁流變體的零場(chǎng)粘度下降?！〈帕髯冏枘崞骷墓ぷ髂Ｊ竭m用于制作磁流變阻尼器件的磁流變體應(yīng)具有下列特性:在加磁場(chǎng)作用下有較高的屈服應(yīng)力;在零場(chǎng)作用時(shí)具有較低的粘度;較寬的工作溫度范圍;長(zhǎng)期的沉降穩(wěn)定性和凝聚穩(wěn)定性;較好的化學(xué)穩(wěn)定性;響應(yīng)時(shí)間短;與密封元件不發(fā)生化學(xué)作用。磁流變體能制成各種各樣的阻尼器件,其工作原理有下面三種形式,見(jiàn)圖1。1.壓力驅(qū)動(dòng)模式(PressuredrivenflowmodeorValvemo

7、de)是目前應(yīng)用最多的工作模式。其原理如圖1a所示,磁流變體在壓力作用下通過(guò)固定的磁極,磁流變體流動(dòng)的方向與磁場(chǎng)方向垂直,可通過(guò)改變勵(lì)磁線圈的電流控制磁流變阻尼器的阻尼力。該系統(tǒng)可用于伺服控制閥、阻尼器和減振器等。2.剪切模式(Directshearmode)如圖1b所示,磁流變體在可移動(dòng)磁極的作用下通過(guò)可控磁場(chǎng),磁極移動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向相互垂直,這種系統(tǒng)可用于離合器、制動(dòng)器、鎖緊裝置和阻尼器等磁流變器件。3.擠壓模式(Compressivesqueezefilmmode)如圖1c所示,磁極移動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向相同,磁流變

8、體在磁極壓力的作用下向四周流動(dòng),磁場(chǎng)方向與磁流變體流動(dòng)方向垂直。磁極移動(dòng)位移較小,磁流變體產(chǎn)生的阻尼力較大,可應(yīng)用于小位移大阻尼的磁流變阻尼器等。3　磁流變阻尼器件及其工程應(yīng)用目前,磁流變技術(shù)已經(jīng)取得了不少的研究成果,其中不少磁流變阻尼器已開(kāi)始進(jìn)入工程應(yīng)用,主要應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械和建筑結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。美國(guó)已經(jīng)有實(shí)用化的產(chǎn)品問(wèn)世,其中德?tīng)?/p>