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磁流变体的研究状况及应用 第6页

更新时间:2011-12-7:  来源:毕业论文
图3粘度随剪应变率变化的曲线
没有影响.
r增大时,粒子链或束沿流动方向拉伸、松开,沿流动方向重新排列,从而降低了流动阻力,翁度明显下降. 随着剪应变率亏继续增加,特别是在高应变率时(r>400),粒子重新排列达到一种新的稳定的动态平衡状态,流动阻力几乎没有变化,勃度趋于恒定.此时,磁场强度的变化对勃度几乎没有影响.
2. 2介质微粒的磁化率
    图4是磁化率不同的两种介质微粒组成的磁流变液,在3 000 Gs磁感应强度下,剪切应力随应变率变化的曲线.图中表明,在相同磁场强度和剪应变率下,微粒的磁化强度越高,磁流变液的磁流变效应越强.
    磁流变效应是由于在磁场作用下,固体粒子和基液中产生了强烈的极化效应,特别是发生在固体粒子内部和基液接触表面处的极化,这种极化有极复杂的内容,除了与外加磁场强度有关外,还与磁流变体中固体粒子在外加磁场作用下的磁化性能,亦即粒子的磁导率和磁化率有关. 从微观角度来看,单一的置于真空的磁性固体粒子,在磁场作用下形成偶极子,其偶极矩为:  式中r为固体粒子的直径,X为固体粒子的磁化率,Ho
圈4 2种不同磷化率的较子剪切应力随
剪切应变率变化的曲线
为外加磁场强度; 磁场中的磁性微粒,单位体积的的磁性粒子产生的磁感应偶极矩的大小,即磁化强度为:  , ,
  。
其中u0为固体粒子的真空磁导率,uP为固体粒子的磁导率,H为固体粒子局部磁场强度,A为磁场强度修正系数.因此,磁化能力越强的固体粒子组成的磁流变液,在相同磁场强度下,其磁流变效应越明显,强度越高.
2. 3微粒的大小
    图5是磁性微粒大小不同的磁流变液,在3 000 Gs磁感应强度下,剪切应力随剪应变率变化的曲线.从图中可以看出,随着微粒直径的增加,相同磁场强度和剪应变率所对应的剪切应力也相应增大.粒子半径r越大,两粒子之间的场致磁力就越大,粒子所成链的强度越大,磁流变效应越强;此外,粒子尺寸越大,所要求产生明显磁流变效应的磁场场强越低,即越容易产生明显的磁流变效应.然而,粒子尺寸过大,布朗运动所起的作用减小,粒子在基液中沉淀的趋势增大,容易导致磁流变体出现相分离,影响磁流变体的工作性能,反过来又会影响流体的磁流变性能,当然,粒子尺寸过小,则布朗运动影响大,粒子不易稳定成链,磁流变效应的强度减弱.因此,粒子尺寸既不能过大,也不能过小,应该根据具体的磁流变液选取最优值.
2. 4微粒的体积百分率
    图6是微粒百分率不同的磁流变液,在3 000 Gs
 
图5在3kGs下剪切应力随徽粒大小
            变化的曲线
磁感应强度下,剪切应力随剪应变率变化的曲线.从图中可以看出,随着介质微粒体积百分率的增大,相同磁场强度和剪应变率所对应的剪切应力也相应增大.体积百分数越大,形成的磁链也多,同时体系的相对磁导率和磁化率就越大,其磁流变效应就越强.当体积百分率过高时,会有一个结构上的突变,即在零场时,出现固化状态.如果作用一个外加磁场,一般不会出现固体粒子重新成链和成网的现象,只是可以强化已有的结构,因此磁流变效应不是很明显.大量的实验表明,体积百分率的最佳范围大致在is%一30%之间.
 
图6在不同磁盛应强度下剪切应力随介质
        体积百分比变化的曲线
2.5添加剂论文网http://www.lwfree.com/
    同一种基液中加人体积百分数相同的固体微粒,再加人3种不同的添加剂制成3种磁流变液,图7给出在3 000 Gs时的3种磁流变液的剪切应力随剪应变率变化的曲线.研究表明,加人不同的添加剂,磁流变液的流变性能将会发生很大改变,因此可以利用加人不同的添加剂达到改变磁流变液性能,增强磁流变效应.添加剂是一种表面活性剂,其主要作用是促进粒子分离,增加磁流变液的悬浮性.不同的添加剂,在粒子表面形成的不同的表层,在外加磁场作用下,粒子表面的极化也会不同,因而磁流变效应不同。
 
3结论
    采用实验方法研究了影响磁流变效应5种主要因素,得到磁流变效应取决于外加磁场强度、介质微粒的磁化率、直径大小以及体积百分比浓度、添加剂以及配制工艺等主要因素.‘当外加磁场强度增加,磁流变液的应力响应随之增加;当介质微粒体积百分比增大时应力响应也随之增大;当磁介质的直径增加应力响应也随之增加.这些皆表明,磁流变效应随着外加磁场强度的增加、介质微粒的磁化率、体积百分比以及直径的增加而增强,然而添加剂对磁流变效应的影响是不可忽略的因素.

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