磁流变液正应力测试系统的设计及实验(2)
2.4.6 导磁材料的选择 .. 21
3 磁流变液正应力测试系统的设计 . 24
3.1 设计结果 .. 24
3.2 工作原理 .. 24
3.3 设计依据 .. 25
3.3.1 电源的选型 . 25
3.3.2 特斯拉计的选型及安装方式 25
3.3.3 数据采集卡的选型 . 27
4 磁流变液正应力测试实验 . 29
4.1 实验原理 .. 29
4.2 实验准备 .. 30
4.3 实验过程与结果分析 30
4.3.1 传感器的校核 30
4.3.2 静态模式下磁流变液正应力测试 . 31
4.3.3 稳态模式下磁流变液正应力测试 . 34
5 结论 . 39
致谢 40
参考文献 . 41
1 绪论
1.1 课题的目的和意义
磁流变液是一种性能优良的新型智能材料,主要由磁性悬浮微粒、载液和表面活性剂
等添加剂组成,在无外加磁场的条件下,磁流变液为低粘度的牛顿流体状态[1]
；当施加磁场
以后,磁性微粒排列成链状、柱状或其他更为复杂的结构，磁流变液开始“固化”，呈现
出粘塑性流体状态[2]
,当磁场增大到某一临界值时，则呈现出高粘度低流动性的 Bingham
流体状态；当施加的磁场撤消后,磁流变液又重新恢复到牛顿流体状态。磁流变液这种快
速的、可逆的转变现象,称为磁流变效应。磁流变液这种优良的特性使其在汽车、建筑、
航空等许多领域获得了广泛的应用。过去的几十年中,人们对于磁流变液性能的研究主要
集中在磁流变液的剪切性能上,比如粘度、剪切屈服应力、剪切模量等。目前对于磁流变
液正应力的研究还处于起步阶段,对磁流变液正应力的研究还不够深入[2]
。本课题针对磁
流变液的正应力测试设计了一套磁流变液正应力测试系统，并用该测试系统进行了剪切模
式下的正应力测试实验，研究磁场对磁流变液正应力的影响。
在磁场作用下,磁流变液会沿着磁场的方向产生正应力，对磁流变液正应力的研究具
有重要的意义。一方面,正应力会使得磁流变液器件发生变形而改变磁流变液流动通道的
间隙大小,影响磁流变液器件特别是磁流变液精密器件的性能；另一方面由于磁流变液正
应力远大于其剪切应力,则在输出相同阻尼力的情况下可以大幅度地缩小磁流变液器件的
尺寸,这就使得利用磁流变液正应力设计的新型磁流变液器件具有更为广阔的应用空间。
此外,磁流变液正应力作为磁流变液材料弹性性能的重要体现,对于评价磁流变液材料,理
解磁流变液的性能和微观结构变化都有着极其重要的作用。这对磁流变液本身力学性能的
研究和基于磁流变液相关器件的研发都有重要意义。
1.1 磁流变液概述
磁流变液是一种能够产生磁流变效应的悬浮液体，它能在毫秒级的时间内，实现低粘
度的牛顿流体状态与粘塑性流体状态之间的快速转化，磁流变液通常由磁性悬浮微粒、载
液、添加剂三部分组成。
磁性悬浮微粒，一般是具有高磁导率、低矫顽力的微小磁性微粒，如铁镍合金、铁钴
合金、羰基铁等软磁材料[1]
，由于羰基铁粉是工业产品，产量较大，生产成本较低，价格