磁流变液流变性能测试装置的设计+CAD图纸(3)
磁流变液由载液、铁磁性悬浮微粒、高分子添加剂构成。在外加磁场作用下，磁流变液中的悬浮微粒极化形成链状有序结构，从而产生了磁流变效应。从Mark和Jolly (1992) 所拍摄的SEM相片中可清楚看到磁性微粒沿磁场方向排成链状结构。图1.1(a)中可见没有外加磁场时磁流变液中的微粒在基液中随机分布，图1(b)为在外加磁场作用下磁流变液中的微粒在沿磁场方向排成链状的情形。
图1.1 有无磁场作用下磁流变液中的微粒分布对比图
磁流变液在液态和固态之间发生的转换具有如下特性：转换是无级可逆的，转换是可控的，转换的控制仅需电流信号，转换对控制的响应仅需毫秒级的时间，控制转换所需能耗很低。由于具有良好可控的流变特性，磁流变液在机械工程、车辆工程、建筑结构振动控制、光学元件精密加工和军工等领域具有广泛的应用前景。
1.3.2磁流变液的液流变特性参数
在磁流变技术的工程应用中人们最关注的是其流变特性的宏观表现，大多数研究者普遍采用Bingham模型来描述磁流变液的流变学性能，其本构方程式为：
{█(τ=τ_y+ηγ ̇ (τ>τ_y )@γ ̇=0 (τ≪τ_y ) )┤ (1.1)
式中 τ—磁流变液的剪切应力；
η—塑性粘度系数；
γ ̇—流体的剪切应变率；
τ_y—与磁场强度相关的剪切屈服应力。
Bingham模型中的参数描述了磁流变液的流变学性能，是磁流变器件研究和开发中必要参数，当外加剪切应力小于或等于材料的剪切屈服应力时，磁流变液表现出刚体的特性；当外加剪切应力大于材料的剪切屈服应力时，磁流变液表现出流体的特性；在刚体和流体之间存在突变现象，在一定程度上能准确描述磁流变液的流变行为。为此有必要对其测试。
1.4磁流变液流变特性的测试方法
磁流变液流变特性测试原理采用了不同的方法，归纳起来都是按照磁流变液工程应用的工作模式来设计的，目前磁流变器件的工作模式有流动模式、剪切模式和挤压模式。
图1.2 磁流变液流变特性测试原理
1.4.1基于流动模式的检测方法
目前，大多数磁流变器件采用流动工作模式进行设计，采用流动模式设计的检测仪器是非常必要的。毛细管法或细长狭缝法是实现流动模式检测仪器的主要方法，在细长狭缝或者毛细管的外面加上磁场后，被测磁流变液是在外力的推动下流经毛细管或细长狭缝，测出毛细管和细长狭缝两端的压力差和、单位时间的流量，再根据相应的公式，计算此时的剪切应力和塑性粘度等参数。
1.4.2基于剪切模式的检测方法
目前基于剪切模式的测试方法主要分成两类：同心圆筒旋转式和平行碟片旋转式。同轴圆筒旋转式的测试方法基本原理是应用两个同轴旋转的圆筒，在两筒间置放被测的磁流变液，利用两圆筒的相对转动，使被测液体承受剪切，利用力矩传感器检测传递的力矩，求出其剪切应力和相对应的剪切速率，进一步求出液体的表观粘度。
1.4.3基于挤压模式的检测方法
由于在磁流变技术的工程应用中，挤压模式应用不多，目前对电流变液和磁流变液在挤压作用下的流变性能的研究处于开始阶段，虽然已经有学者对电流变液和磁流变液的挤压流动作了理论研究，但基于挤压模式的测试仪器和实验装置不多。
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