磁流变器件研究综述#(精选.)
磁流变阻尼器件研究综述

磁流变阻尼器件研究综述磁流变阻尼器件的总论 (1)1 磁流变材料与磁流变阻尼器的潜在工程应用................................. 错误!未定义书签。
1 磁流变效应的解释 (1)2 影响磁流变体的流变学特性的因素 (1)磁流变阻尼器件的工作模式 (2)3磁流变阻尼器件及其工程应用 (2)3.1汽车座椅悬架磁流变阻尼器 (3)3.2建筑结构中使用的磁流变阻尼器 (4)3.3微型磁流变阻尼器 (4)3.4直升飞机旋转叶片磁流变阻尼器 (5)3.5其它磁流变阻尼器磁流变阻尼器 (6)4 我国致力于开发各种磁流变器件的领域 (7)2 磁流变技术与磁流变阻尼器件 (7)Lord公司开发的挤压模式汽车座椅悬架阻尼器 (7)1 磁流变效应的解释当磁流变体处于外加磁场中,其粘滞系数明显增加,其主要原因是结构元的变化。
在经典理论中,用磁偶极矩和磁性微粒成链作为结构元来解释磁流变效应,Shulman和Kordonskii对磁流变效应作了解释[2]:悬浮相是按一定角度定向排列互不影响的粒子剪切流动,当受到外加磁场作用时,悬浮液粘滞性的增加是由于附加能量被结构元的载流分子介质所消耗,机械能消耗的程度(磁流变体粘性的增加)是由磁流变体的微结构(微粒伸长和定向排列的程度)、外加磁场强度和剪切率大小等因素所决定。
[2]ShulmanZP,etal.Physicalpropertiesanddynamicsofmag-netorheologicalsuspensions[J].Int.J .MultiphaseFlow,1986,12(6):935~955.2 影响磁流变体的流变学特性的因素磁流变体的流变学特性与诸多因素有关,主要是下列几方面:(1)磁流变体的剪应力与饱和磁化强度的关系Carlson等[3]利用偶极子相互作用模型来描述磁流变体的特性,与Ginder[4]采用有限元方法研究结果是一致的:最大剪应力与饱和磁化强度的平方成正比。
磁流变器件的自供能与自传感原理及关键技术

磁流变器件的自供能与自传感原理及关键技术磁流变器件是一种能够实现自供能和自传感的智能材料,其原理是通过改变磁场强度来控制材料的阻抗,从而实现能量转换和信号传输。
磁流变器件的自供能和自传感原理及关键技术是其实现智能化应用的重要基础。
磁流变器件的自供能原理是利用材料本身的机械振动或热能来产生电能,从而实现自供能。
具体来说,当磁流变材料受到外力作用时,其晶格结构会发生变化,从而产生机械振动。
这种机械振动会导致材料内部的磁场强度发生变化,从而产生电能。
因此,磁流变器件可以利用机械振动或热能来产生电能,实现自供能。
磁流变器件的自传感原理是利用材料本身的磁场强度变化来感应外部信号,从而实现自传感。
具体来说,当磁流变材料受到外部磁场作用时,其内部的磁场强度会发生变化,从而产生电信号。
因此,磁流变器件可以利用外部磁场来感应信号,实现自传感。
磁流变器件的关键技术包括材料制备、结构设计和控制算法等方面。
首先,磁流变材料的制备需要具备高纯度、高稳定性和高灵敏度等特点。
其次,磁流变器件的结构设计需要考虑材料的特性和应用场景,以实现最佳的性能和效果。
最后,磁流变器件的控制算法需要具备高精度、高速度和高可靠性等特点,以实现对材料的精确控制和应用。
磁流变器件的自供能和自传感原理及关键技术在智能化应用中具有广泛的应用前景。
例如,在智能机器人、智能传感器和智能结构等领域中,磁流变器件可以实现自供能和自传感,从而提高系统的性能和效率。
此外,磁流变器件还可以应用于智能材料、智能制造和智能交通等领域,为人类社会的发展做出贡献。
总之,磁流变器件的自供能和自传感原理及关键技术是其实现智能化应用的重要基础。
随着科技的不断发展和应用的不断推广,磁流变器件将在更多领域中发挥重要作用,为人类社会的发展带来更多的机遇和挑战。
磁流变离合器文献综述

离心式磁流变离合器的分析与设计1.1 引言磁流变液(Magnetorheological fluids ,简称MRF是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。
在磁场的作用下,它能在液态和类固态之间进行快速转化,同时转化的过程是可控、可逆的。
目前其主要应用领域为机械、交通、舰船、航天、车辆、建筑等军用和民用等行业。
但是磁流变液及其磁流变液器件发展到现在还有许多的难点和不足,它的应用有待于进一步开发研究。
已有的动力学模型研究成果存在关系式复杂、物理意义不明确及关键参数较难确定的问题;在磁流变液阻尼器磁路方面的设计研究仍不够成熟,磁路及结构设计有待进一步优化;阻尼器动力学模型需建立更简洁,便于控制应用的模型;阻尼器结构设计存在尺寸与效率优化问题等等。
基于更全面地跟踪和了解磁流变液及其应用研究发展趋势的目的,归纳梳理磁流变液与所面临的亟待解决的问题、当前研究的热点问题以及最新研究进展1.2 研究现状1.2.1 磁流变液的研究现状1948年Rabinow发现磁流变效应【1】,并最早发明了磁流变液并设计了磁流体离合器。
但是由于为产生磁场所需的线圈体积大,增加重量,磁流变液的应用受到了限制;而电流变液所需的电场则较容易实现。
同时,磁流变流体的总响应时间受上升时间f=L/R(L一〜线圈的电感,R—一线圈的电阻)的限制,处于10。
1-10 一s范围内,而电流交流体的总响应时间可达mS级。
故在随后的研究中,人们对电流变材料及其应用的研究给予了极大的关注,电流变学得到了飞速的发展,各种不同母液和悬浮微粒的电流变材料相继研究成功,之后人们又研究成功了一些电流变器件。
进入二十世纪八十年代初期,随着智能材料和结构系统的问世,电流变学的研究取得了可喜的成就;涌现出不少有关电流变材料和电流变器件的专利,并对一些应用领域研制了专用的电流变器件。
在这个时期,磁流变技术一直处于停滞不前的状态,很少引起人们对此领域的关注,直到上世纪八十年代末期,学者们相继发现电流变材料的剪切应力小,要求的电源电压较高等等一系列技术问题一直无法解决,因而自1990 年以来磁流变液才重新引起了研究者们的兴趣。
基于磁流变抛光法的光学元件抛光专利技术综述

基于磁流变抛光法的光学元件抛光专利技术综述磁流变抛光是一种通过利用磁流变流体的特性来实现表面抛光的技术。
它可以用于光学元件的抛光,以改善其表面质量和光学性能。
本文将综述基于磁流变抛光法的光学元件抛光专利技术。
磁流变抛光技术利用磁流变流体的流变特性,通过调节磁场的强度和方向来控制流体的流动行为,从而实现对光学元件表面的抛光。
磁流变流体一般由磁流变材料和基础流体组成,当施加磁场时,磁流变材料会发生类似于液体变固体的相变,使流体具有较高的黏度和流变性能。
1.磁场控制技术:磁场是磁流变抛光的关键因素,磁场的强度和方向会直接影响磁流变流体的流动行为。
相关专利技术主要涉及磁场控制装置的设计和优化,如磁铁的布置、磁场的稳定性和均匀性等方面。
2.抛光材料选择和制备技术:抛光材料是磁流变抛光的另一个重要方面,它既需要具备较高的磁流变效应,又要具备适当的硬度和表面平整度,以保证对光学元件表面的均匀抛光。
相关专利技术探索了不同的抛光材料和制备方法,如磁流变材料的合成、涂覆和粒度控制等。
3.抛光工艺优化技术:磁流变抛光的工艺参数对抛光效果有着重要的影响,如磁场的强度和方向、抛光时间、抛光速度等。
相关专利技术通过设计合适的工艺参数和优化工艺流程,以提高抛光效率和表面质量。
4.表面检测和评估技术:对抛光后的光学元件进行表面检测和评估是确保抛光效果的关键步骤。
相关专利技术涵盖了不同的表面检测方法和设备,如光学显微镜、激光扫描等,以及表面质量评估的指标和标准。
基于磁流变抛光法的光学元件抛光专利技术主要集中在磁场控制技术、抛光材料选择和制备技术、抛光工艺优化技术以及表面检测和评估技术等方面。
这些专利技术的发展为提高光学元件的表面质量和光学性能提供了重要的技术手段。
磁流变液制动器研究综述

磁流变液制动器研究综述路国平;张振珠【摘要】磁流变液是一种可快速发生液-固相变的智能材料,有广泛的机械工程应用前景.本文介绍了磁流变液的特性及其在制动系统中的应用现状,阐述了盘式、鼓式、叶轮式这三种磁流变液制动器的工作原理,并分别进行了制动力矩分析.另外,对磁流变液制动器的应用前景以及相关研究所面临的主要问题进行了叙述.【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2016(000)022【总页数】3页(P21-22,71)【关键词】磁流变液;制动系统;磁流变液制动器;制动力矩【作者】路国平;张振珠【作者单位】重庆工程职业技术学院,中国重庆402260;重庆工程职业技术学院,中国重庆402260【正文语种】中文目前,汽车上使用的制动器主要为机械摩擦式,制动时摩擦材料的损耗带来的材料浪费、制动效率的损失以及环境污染问题,已越来越受到人们的关注。
随着磁流变液(MRF)的深入研究,其在工程应用方面的研究也越来越多,磁流变液特殊的流变特性为汽车传动和制动系统的开发带来了新思路。
由于产生的制动力矩较小,磁流变液制动器的应用有较大的局限性,但其快速可调、能耗低、相应迅速等优点使得它在车辆制动系统上的应用有一定的现实可行性。
1.1 磁流变效应磁流变效应是指磁流变液在外加磁场的作用下,由原来的液相瞬间转变为固相的一种特殊现象。
人们普遍认为,磁流变液中磁性微颗粒在外加磁场作用下的磁极化是产生磁流变效应的重要原因。
磁流变液在磁场中的磁极化过程如图1所示[1],其磁性颗粒当做刚性圆球:在没有外加磁场时,圆球在载液中无规律分布,如图1(a)所示;在弱磁场作用下,磁颗粒开始磁极化后形成磁偶极子,如图1(b)表示,并且载液中开始出现一些孤立链;随着的磁场强度逐渐增大,磁颗粒开始按列排序,并相接成链,如图1(c)所示,此时载液中存在着支链和通链,且磁流变液的表观粘度增大;当外加磁场强度变得很强时,如图1(d)所示,载液中磁链的数量增加,并形成柱链,磁流变液的屈服应力和表观粘度进一步显著增大,表现出类固体的特性。
磁流变阻尼器研究背景目的意义及现状

磁流变阻尼器研究背景目的意义及现状1研究背景 (1)1.1磁流变阻尼器 (1)1.2自供能技术 (2)2研究目的及研究意义 (2)3相关技术国内外研究现状 (3)1研究背景1.1磁流变阻尼器磁流变阻尼器是近十年出现的一种新型的半主动能量吸收器。
这种阻尼器因为其简单的结构,连续、可顺逆调节的阻尼力,以及大的可调范围、很快的响应速度等优良特性受到广泛关注。
目前,磁流变阻尼器已在车辆悬挂系统、斜拉桥拉索振动控制、海洋平台结构的减振及高层建筑的隔振等方面得到了初步的应用,并且展现出了良好的应用前景。
磁流变阻尼器通常的组成部分通常有活塞杆,活塞头,由浮动活塞或隔膜来分离的液压和气动水缸。
在液压缸里,活塞杆连接到活塞头,活塞头上有磁路,例如由同心的线圈组成的管状磁通量回路。
当活塞杆带动整个结构运动时,液体流过活塞头上的一个环形间隙。
在这个过程中,只要在间隙中为活塞头上的线圈提供一个磁场就可以增加环形间隙中磁流变液的屈服应力。
屈服应力的增强改变了间隙中磁流变液的流速剖面并提升压力缩短了活塞头的位移。
这样,磁流变阻尼器能产生可控场依赖型屈服力,另外加上一个速度依赖型粘性阻尼力。
当线圈内的电流增大,节流孔内磁场就会增强,磁流变液流过节流孔的阻力随之增大,使得阻尼器输出的阻尼力增大,反之,电流减小,阻尼力也减小。
因此通过对输入电流的调节,即可控制阻尼器阻尼力的大小。
目前市场上供应的磁流变阻尼器主要为电流调节式,如美国LORD公司的RD-1005型MR阻尼器。
磁流变阻尼器根据工作过程中磁流变液的受力状态和流动特点的不同,主要分为阀式、剪切式、剪切阀式和挤压流动式,其中阀式阻尼器的特点是通过迫使磁流变液通过一对固定极板间隙产生阻尼;剪切式阻尼器在工作过程中,上下极板以一定的相对速度平行运动;剪切阀式磁流变阻尼器内的磁流变液既像阀式磁流变阻尼器内的磁流变液那样受到挤压被迫通过两极板,又像剪切式磁流变阻尼器内的磁流变液那样受到两极板相对运动时产生的剪切作用;挤压流动式的磁流变阻尼器的原理是两极板以一定相对速度作接近或拉开运动,它迫使流体向与极板运动速度垂直的方向流动。
磁流变液阻尼器综述

, ������ > ������������ , (3-3)
������ = ������1 ������2 − ������1 + ������0 ������2 , ������ ≤ ������ ������ = ������2 (������3 − ������2 ) 式中, ������0 是粘滞系数; ������1 、 ������2 和������1 是与线性固体材料有关的系数, 当 ������ ≤ ������ ������1 = 0. ������ 时, (3)Bouc-Wen 模型 Bouc-Wen 模型的曲线连续光滑,能够较好地反省减震器的力与速度关系,且易于进 行数值计算,通用性很强,应用非常广泛。 阻尼力表达式为 F = ������0 ������ + ������0 ������ − ������0 + ������������ 式中,滞变位移 Z 由下式给出 (3-4)
图 2-3
3 磁流变阻尼器计算模型
为了更好地描述次流变阻尼器的性能,使得磁流变阻尼器的设计和实际应用更加方 便,需要开发出既能够准确描述阻尼器性能又不很复杂的计算模型。目前国内外的专家 已经提出几种不同的力学模型,主要有 Bingham 粘塑性模型、Bingham 粘弹-塑性模型、 Bouc-Wen 模型、Spencer 模型以及修正的 Bouc-Wen 模型等。 (1)Bingham 粘塑性模型 Bingham 粘塑性模型是有一个库伦摩擦构件和一个粘滞阻尼器并联组成的。 阻尼力表 达式为 F = ������0 ������ + ������ ������ ������������������ ������ 也可表示为 ������0 ������ + ������ ������ < ������ < ������������ F = −������ ������ ������0 ������ − ������ ������ (3-2) (3-1) 式中,F 为总阻尼力;������0 为粘滞系数;������ ������ 为摩擦力,与流体的屈服应力有关。
自传感自供能磁流变减振器研究现状综述

过 综合 分析 当前 研 究 中存 在 的 问题 , 阐 明 了其 未 来的发展 方向 。
关键词: 磁 流 变减振 器 ; 自传 感 ; 自供 能 : 现 状
中 图分类 号 : T H1 3 7; T H 7 0 3 . 6 3 文献标 志码 : B 文章 编 号 : 1 0 0 0 - 4 8 5 8 ( 2 0 1 7 ) 0 4 - 0 0 9 6 - 0 6
b a s i s o f b r i e ly f i n t r o d u c e t h e c ur re n t a p p l i c a t i o n s t a t u s o f t he ma g ne t o r h e o l o g i c a l da mp e r,t h e pa p e r pr e s e n e ms i n r e s t ic r t i n g i t s w i d e s p r e a d u s e ,a n d p u t e mp h a s i s o n s u mma r i z i n g t h e c u r r e n t r e s e a r c h s t a t u s o f s e l f -
c o n t r o l l a b l e d a mp i n g f o r c e ,l o w p o w e r c o n s u mp t i o n a n d S O o n,s o i t i s t h e h o t s p o t o f t h e c u r r e n t r e s e a r c h . On t h e
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磁流变器件研究综述
磁流变器件总论 (1)
1 磁流变液的流变性能及其工程应用................................................... 错误!未定义书签。
1 电磁流变研究的起点 (1)
2 磁流变液各方面的特性 (1)
3 磁流变液的描述模型 (2)
1 电/磁流变研究的起点
磁流变液的研究是在电流变液(ERF)的基础上发展起来的,一般认为Winslow[1~2]在20世纪40年代末期发现了电流变现象,并把这种现象解释为由电场诱发固体颗粒相互作用所构成的链状结构阻碍了剪切流动。
同时他也提到了与电流变现象相类似的“磁流变液”。
现在普遍公认的最早关于磁流变液的工作始于Rabinow[3]。
参考文献:
[1]WinslowWM.MethodandMeansforTranslatingElectricalImpulseintoMechanicalForce.U.S .PatentNo.2417850.1947[2]
[2]WinslowWM.InducedVibrationsofSuspensions.JournalofappliedPhysics,1949,20:1137~1140
[3]RabinowJ.TheMagneticFluidCluth.AIEE,Transactions,1948,67:1308~1315
2 磁流变液各方面的特性
磁流变液的剪切屈服应力比电流变液大一个数量级,在240kA/m时可达100kPa,是电流变液的20~50倍。
且磁流变液具有良好动力学和温度稳定性,因而磁流变液近年来受到了广泛关注。
磁流变液流变特性:
磁流变液未加磁场时,磁流变液的流变特性与普通牛顿流体相似,若加一中等强度的磁场作用时,其表观粘度系数增加两数量级以上,当磁流变液受到一强磁场作用时,就会变成类似“固体”的状态,流动性消失。
一旦去掉磁场后,又变成可以流动的液体。
这种可逆转变可以在毫秒量级内完成。
磁流变液组成:
磁流变液一般由三部分构成:铁磁性易磁化固体颗粒,载液油和稳定剂。
磁性固体颗粒一般用球形金属及铁氧体磁性材料(颗粒尺寸范围为5~50μm)。
而作为连续载体的载液油一般是非磁性能良好的油,如矿物油、硅油、合成油等。
好的载液具有低的零场粘度,大的温度稳定性,不污染环境等特性。
稳定剂是用来确保颗粒悬浮于液体中。
与磁流变液相关的稳定性有团聚稳定性和沉降稳定性,前者阻止颗粒粘结在一起,而后者确保颗粒随时间推移不往下沉淀。
稳定剂必须有特殊的分子结构,一端有一个对磁性颗粒界面产生高度亲和力的钉扎功能团,另一端还需一个极易
分散于某种基液中去的适当长度的弹性基团[4]。
3 磁流变液的描述模型
目前描述磁流变液器件的力学行为的模型:分为参数模型和非参数模型两类。
参数模型有宾汉模型、五参数模型、Bouc-wen模型和改进的Bouc-wen模型。
其中Bouc-wen模型是针对磁流变液阻尼器建立的参数模型,是现今被大量实验所证实的一种较好的实验模型,对此做进一步的改进,即得到改进的Bouc-wen型模型,其力学方程为
其中参变量的控制方程为
通过理论模型与实验结果的对比,Dyke称上式为目前仿真结果最好的模型。
但不难发现,目前所应用的各种模型对力-位移关系曲线尽管仿真较好,但在力-速度曲线上仍有较大误差[6]。
4 磁流变液的工程应用
(1)阻尼器件
Load公司设计的减振器简图
该减振器总长(活塞伸出后)21.5cm,缸体直径3.8cm,用磁流变液共50mL,行程±2.5cm。
该装置中磁场由活塞头部的电磁线圈产生,在0~3V的直流电压下,线圈产生0~1A的电流,于是在活塞头部的流孔周围产生磁场,使流通该孔的磁流变液逐步变粘直至固化,从而控制磁流变液的流通,也就是改变了阻尼力的大小。
该装置最大功率小于10W,但产生的阻力可以超过3000N,而且在较大温度范围内都比较稳定,-40~150℃变化小于10%,响应时间为8ms[7]。
[7]DykeSJ,SpencerJrBF,SainMKetal.ModelingandControlofMagnetorheologicalDampersforSeism icResponseReduction.SmartMaterStruct,1996,5(5):565~575
在缸体的底部有一储能器,它在该装置中不仅起到了平衡缸内体积作用,而且在其运动过程中,能充分搅拌磁流变液,从而起到了减缓磁流变液沉淀的作用。
但是,由于活塞杆上下腔的截面积不一样,而储能器调节范围有限,这种阻尼器的行程一般都很小。
很重要:
为了进一步增大磁流变阻尼器的阻尼力,使之可以应用于桥梁、大型建筑的防振设计,另一种类型的阻尼器已推出,这种阻尼器利用多级结构,从而产生出较大的阻尼力[8]。
[8]DykeSJ,SpencerJrBF,SainMKetal.Experi-mentalStudyofMRDamperforSeismicProtec-tion.Sma rtMater.&Struct.,7(5):693~703
该阻尼器的阻尼力为:F=Nf
式中,N为阻尼力控制的级数;f为每一级所能产生的阻尼力。
该阻尼器左右部分均有活塞杆伸出,因而不存在截面积变化引起的缸容积的变化,因而该阻尼器可以有较大行程,体积和工作阻力也可以设计得较大。
(2)磁流变液离合器:
在单级同心圆离合器中,磁流变液与周围结构的作用面积小,因而在零场情况下阻尼力小,从而有较高的机械效率,但传动力矩也较小,可应用于小扭矩及高转速的情况。
多级平行盘式离合器能产生较大扭矩,可用于大功率的情况。
在这种新型离合器中,放弃了传统的离合传动系统,具有控制简单、无机械冲击、机械磨损小和噪声低的特点。
目前,磁流变液的屈服应力在240kA/m时就已达到100kPa,在低振频率(1.5Hz)和160kA/m时剪切模量可达2500kPa,再进一步提高磁场和振荡频率可以使剪切模量达到4200kPa。
此数值已达到通用粘弹材料的指标。
另外,磁流变液的屈服应力受磁饱和的影响,其极限值在磁流变液内部完全达到饱和后才可以得到。
所以,随着制剂工作的深入研究,磁流变液的性能会得到改善,屈服应力会得到进一步的提高。
屈服应力的提高会使传动、制动元件的性能会变得更好,尺寸变得更小。
(3)磁流变可控阀门
(4)磁流变抛光
(4)磁流变密封
此外,磁流变液还可以用于微型机械装置:
日本的KoichiOzaki与AtsushiKorenaga等人利用磁流变液在交变磁场下诱导流动这一现象,制作了长100mm,直径15mm的小型磁流变液泵,该泵在高频交变磁场下产生1000m3/s的流量与10Pa的压强。
另外,日本的JunAkedo认为磁流变液可以用于平版印刷技术,可利用磁流变液的可控固化特性来形成印刷版面。
3磁流变液发展展望
磁流变液在未来工业中有着广泛的应用前景。
目前,磁流变液也存在一些问题,这主要是响应时间长和易于沉淀。
良好的磁流变液必须具备下列性能:
1磁流变液所具有的磁流变效应是一种可逆变化,它必须具有磁化和退磁两种过程。
这种流体的磁滞回线必须狭窄,内聚力小,而磁导率很大,尤其是磁导率的初始值和极大值必须很大;
2这种悬浮液应具有较大的磁饱和,以便使得尽可能大的“磁流”通过悬浮体的横截面,从而给颗粒相互间提供尽可能大的能量;
3这种液体在接上交流电的工作期间内,全部损耗(磁滞现象、涡流等)都应是很小的一个量;
4这种液体中的强磁性粒子的分布必须均匀,而且分布率保持不变,这样才能保证其具有高度的磁稳定性能;
5为了防止磁流变液被磨损并改变性能,这种液体必须具有极高的“击穿磁场”;
6一般说来,这种液体的稳定性应不随温度的变化而改变,即在相当大的温度范围内应具有较高的稳定性;
7构成磁流变液的原材料应廉价而不是稀少的[10]。
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