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磁流变体的研究状况及应用 第5页

更新时间:2011-12-7:  来源:毕业论文
图6  2种模型计算得到的磁致剪切应力的比值
    从图6可见,对于柱状结构,单链模型仍然高估了磁流变液的磁致剪切应力,也即高估了其剪切屈服应力.柱内链数越多,也就是柱越粗时,2种模型差别越大;颗粒体积比浓度越大,柱与柱之间距离较小时,2种模型的差别也较大.y一定时,磁致剪切应力有随着柱内链数增加而下降的趋势.从图6b知,y=0.1,N=7时,修正模型与单链模型磁致剪切应力比值,即剪切屈服应力比值为0.915,比y=0.1,链状模型对应的比值0.935略小.当y=0.4时,对于链状结构,y=1.144,2种模型计算结果比值约为0.839;从图6b知,对于柱状结构,修正模型与单链模型剪切屈服应力比值为0.894,故此时柱状结构磁流变液的剪切屈服应力比链状
结构的要大.
    可见,颗粒体积比浓度较小时,在提高磁流变液剪切屈服应力方面,链状结构比柱状结构要好; 但颗粒体积比浓度较大时,柱状结构优于链状结构.而从式(12)可知,磁流变液磁致剪切应力随着颗粒体积分数线性增加.虽然按式(12)计算会有误差,但误差不太大,不能抵消颗粒体积分数增加时磁致剪切应力增加的趋势.所以在应用磁流变液时,为了得到较大的剪切应力及剪切屈服应力,人们总是倾向于选择较大的颗粒体积比浓度,并且此时柱状结构为较优结构,这与人们的一般认识也是一致的.
4结论
    1)传统的单链模型高估了磁流变液的剪切屈服应力.颗粒体积比分数为0. 4时,对于链状结构,单链模型误差为16. 1%,而对于柱状结构,用单链模型计算时,其误差为10.6%.
    2)若仅考虑磁相互作用能,在提高磁流变液的剪切屈服应力方面,颗粒体积比浓度较小时,链状结构比柱状结构要好;而当颗粒体积比浓度较大时,柱状结构优于链状结构。

2.4实验研究影响磁流变效应的因素论文网http://www.lwfree.com/

1.实验方法
磁流变液由悬浮相、表面活性剂或固态胶体稳定剂、悬浮介质组成.悬浮相采用系列拨基铁粉和铁合金粉,粒子大小为0. 5一20 um,体积分数为15%-30%.添加剂及预处理剂分别采用磺酸盐、油酸、偶联剂、烷基胺磷酸脂、澳化烷基甲基胺、烷氧基硫代磷酸盐、Tween80,OP一10,聚乙二醇、Si02:及其它非离子型添加剂等,添加体积浓度为0. 5%一6%.悬浮介质分别采用硅油和烃类油,采用合成方法、球磨的配球量法、基液置换法等方法配制磁流变液.
    笔者采用自制的磁流变液的磁流变效应测试装置.该装置采用上、下高度平行的两碟片,保证了磁场在磁流变液测试中的均匀性,同时为了克服磁流变液在边界处发生滑移,使得传递到壁面的剪切应力小于流体中的真实应力,该装置使用了高磁导率的材料特制的两碟片解决剪力传递的间题.在室温下,分别对0.1一0. 6 T磁场和剪应变率r= 50 --400不同条件下的磁流变效应进行测量.

2结果与讨论
2.1磁场弧度
    图1是磁流变液在不同磁场强度下剪切应力随剪应变率变化的曲线,从图时,剪应变率为零时所对应的剪切应力并不为零,表明中可以看出,当加人外部磁场要使磁流变液发生流动,其剪切应力必须大于某一值,即要达到磁流变液的屈服极限,同时图中表明了随外加磁场强度的增加,同一剪应变率所对应的剪切应力也随之增加,此外,在相同的磁场强度下,磁流变液的剪切应力随剪应率变化不很明显.

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图1剪切应力随剪应变率变化的曲线
    由于悬浮于基液中的固体磁性粒子在磁场作用下的极化,使得在基液中作无序状态分布的粒子有序化,形成粒子链、粒子束,最后形成某种稳定的结构,使得磁流变液的猫度增加,液体变稠,流动性降低,液体要恢复流动,应力必须达到屈服极限,才能打破这种结构.随着磁场强度的增加,这种粒子极化后的稳定结构更加牢固和结实,恢复流动所需的力也相应增大,因而屈服应力增大.在外加磁场作用下,在磁流变液中的固体粒子极化形成稳定的网状结构,是磁流变液变稠、固化以及产生屈服应力现象的主要原因,也是磁流变效应的主要因素.
  一‘图2是在剪应变率为105/s,一’时,3种不同组分的磁流变液的剪切应力随磁感应强度变化的曲线.从图中可以看出,3#试样屈服应力对磁场强度响应特性优于1# ,2#试样,3#试样的智能化性能较好;曲线呈明显的“S”形,当磁感应强度大于3 000 Gs时,曲线的斜率随磁感应强度的增加而变小,剪切应力值最终趋于某一稳定值.实验表明,当外部磁场强度增加到一定值后,磁流变液中的磁性介质微粒出现了磁饱和,从而维系微结构的磁力将不再增加,表现出剪切应力随磁感应强度的增大而趋于饱和.
    图3是在不同磁感应强度下的粘度随剪应变率的变化的曲线.图中表明,粘度值不仅受磁场强度的影响,而且受到剪应变率的影响.随着剪应变率的增加,粘度减小,材料表现出剪切稀化效应.同时,在相同剪应变率下,粘度随磁场强度的增加而增大,但当剪应率达到某一值时,随着磁场强度的增加粘度无明显变化.
    在外加磁场作用下,在低应变率时(r<400),磁流变液中微粒极化沿磁场方向成链或束,随剪应变率
 
图a在剪应变率为105/s。时剪切应力
      随磁感应强度变化的曲线

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