【摘 要】
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磁流变液(Magnetorheological Fluid,简称MRF)是由铁磁性颗粒(分散相)、基载液(连续相)和特殊添加剂组成的悬浮液。由于铁磁性颗粒与基载液之间较大的密度差,在静止状态下MRF发生沉降。解决MRF的沉降问题是磁流变技术领域的技术挑战。目前MRF沉降参数评价还没有商业仪器和评价标准。铁磁性颗粒发生沉降时,MRF不同区域内的颗粒体积分数发生变化,导致该区域内MRF的磁导率发生变化
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磁流变液(Magnetorheological Fluid,简称MRF)是由铁磁性颗粒(分散相)、基载液(连续相)和特殊添加剂组成的悬浮液。由于铁磁性颗粒与基载液之间较大的密度差,在静止状态下MRF发生沉降。解决MRF的沉降问题是磁流变技术领域的技术挑战。目前MRF沉降参数评价还没有商业仪器和评价标准。铁磁性颗粒发生沉降时,MRF不同区域内的颗粒体积分数发生变化,导致该区域内MRF的磁导率发生变化。基于此,确立了电感量与磁导率之间的关系,设计电感传感器来检测MRF沉降时的电感值变化,得到了MRF沉降时的铁磁性颗粒体积分数变化及沉降速率情况。针对此原理,研究并制作了电感式磁流变液悬浮稳定性检测仪器。制定并完成检测实验,并对实验结果进行分析与对比。结果表明,设计并制作的MRF沉降检测仪器可有效评价MRF的悬浮稳定性。具体工作如下:(1)主要概述了磁流变液的材料基础及工程应用,分析磁流变液发生沉降的原因,确定其沉降体系构成:“四区三线”,并总结了改善MRF悬浮稳定性的现有途径。研究目前国内外MRF沉降特性的检测方法及检测装置的发展现状,分析了其他检测方法及装置的优劣性。最后,提出了本文的研究内容及研究意义。(2)基于MRF沉降过程中铁磁性颗粒的体积分数变化所导致的MRF磁导率变化的机理,建立了MRF悬浮稳定性与电感指数变化关联模型。设计电感传感器,并从理论计算和仿真分析两个方面验证了MRF悬浮稳定性与电感的关联性,同时证明了电感传感器设计的合理性。综合并对比多种电感检测方法,确定使用交流恒流法进行测量并加以理论推导。最后,确定了检测仪的体系结构。(3)提出了检测仪器的总体设计要求,包括测量参数、量程、精度、仪器质量和尺寸等技术指标,同时也提出了科学的检测方法及评价标准。设计检测仪器的机械系统,包括电感传感器、夹具、基本机械结构等,解决仪器运行的稳定性问题。此外,进行了检测仪器的软硬件设计,硬件部分完成了电感检测电路、光耦开关电路、辅助电源电路的设计;软件部分设计了仪器控制系统及人机交互界面。(4)基于机械与电气设计,完成检测仪器机电集成设计,制作试验样机并完成调试。确定了检测仪器性能评价方法。制备5组磁流变弹性体样品,完成电感传感器的标定。制备4组MRF样品,完成MRF沉降特性检测实验,得到MRF样品的沉降分布曲线,对比目视法及电容法,沉降趋势相同,证明了本检测仪器的有效性。同时,分析了检测仪器误差及其来源,确定后续改进工作的方向。
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