磁流变液的力学机理及动态响应特性研究

《磁流变液的力学机理及动态响应特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、⑧AdissertationsubmittedtoTongjiUniversityinconformitywiththerequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyMechanicalMechanismanddynamicresponseofMagnetOrheOIOgiCaIFluids(SuppoaedbyKeyScientificandTechnologicalProjectofZhejiangProvince，GrantNo．2006C21067)School／Department：SchoolofMechanical

2、EngineeringDiscipline：MechanicalEngineeringMajor：MachineryDesignandTheoryCandidate：Hong—YunWangSupervisor：Prof．Hui—QiangZhenOctober,2008学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关

3、规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。经指导教师同意，本学位论文属于保密，在2后解密后适用本授权书。指导教师签名：郑雾弦学位论文作者签名童力弓易劢曙年f。月归例年／9月Ⅳ日同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，‘本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的

4、法律责任由本人承担。学位论文作者签名：II王?7弓三彻D易年f。月W日／摘要作为一种性能奇特卓越的智能流变材料，磁流变液以其响应时间快、可控性强、耗能极小、工作温度范围宽等特点使它在汽车工程、航空航天、机器人工程、液压工程、体育健身器械、船舶工程、武器装备等领域具有广阔的应用前景。在过去的几十年里，磁流变技术吸引了物理、化学等基础学科和材料、机械和土木结构等工程学科的大批研究力量，并取得了显著进展，但在材料、机理、性能和应用等方面仍有一些关键问题：除了磁流变液本身的强度得不到提高外，磁流变效应的机理也得不到统一；由于磁流变效应的影响因素比较复杂，单纯从宏观角度难以很好地

5、描述磁流变液材料的本构行为；对磁流变液的研究主要集中在剪切应力研究上，而对磁流变液的拉伸、挤压及挤压后剪切等性质研究鲜有报道。而对磁流变液材料和磁流变力学机理的研究决定了磁流变液技术的应用和发展程度。本论文将围绕磁流变的机理展开研究，对磁流变液的剪切、拉伸、挤压及挤压后剪切等力学性能及动态响应特性将进行了系统的研究。本论文主要工作和结论如下：(1)介绍了磁流变液材料的组成和特性，从宏观和微观上进行了磁流变液的力学模型描述，归纳出影响剪切屈服应力的主要因素有外加磁场强度、磁性颗粒尺寸、颗粒体积百分数、磁流变液的磁化率和壁面效应。(2)利用磁性物理学的原理，运用能量方法，从

6、磁流变液的微观结构出发，考虑了颗粒非线性磁化及磁场分布不均匀的因素，建立了磁流变液的微观剪切应力模型，修正了传统的磁流变液偶极子模型。该模型反应出磁流变液的力学性能不仅依赖于磁感应强度，而且与颗粒间距、剪切应变、颗粒体积百分数、颗粒大小以及磁化率等因素有关。(3)研制了磁流变液力学性能测试的工作实验测试系统，利用磁路设计原理进行了磁流变液实验测试装置的磁路设计，并利用有限元仿真分析软件ANSYS对磁流变液实验装置的磁场分布等问题进行了静态磁场优化仿真分析。(4)利用研制的磁流变液力学性能测试系统对外加磁场作用下的磁流变液进行剪切、拉伸、挤压及挤压后剪切力学特性进行了实验

7、研究和对比。通过实验结果验证了磁场方向上力与剪切方向上力的位错角度正弦关系，拉伸屈服应摘要力约是相同磁感应强度下的剪切屈服应力的4倍；磁场的增强会使挤压应力和挤压模量增大，得到了磁流变液挤压应力与挤压模量各自随挤压应变变化的一些基本规律。对磁流变液挤压后进行剪切，其剪切屈服应力可以获得较大提高，如磁流变液在3．8MPa的挤压应力后其剪切屈服应力约为未挤压情况下的30倍，因此，利用磁流变液挤压后剪切屈服应力可以获得很大提高的特性，将削弱磁流变液抗剪强度不足的限制。·(5)研制了圆盘剪切式动态响应的测试系统，对磁流变液在不同剪切应变率和不同磁