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基于磁流变弹性体的磁致电感特性

Journal of Central South University 2022年第4期29卷 1075-1084页

作者：居本祥王小龙 College of Mechanical Engineering Chongqing University of TechnologyChongqing 400054China College of Mechanical Engineering North University of ChinaTaiyuan 030051China

磁流变(MR)材料是一类智能材料,通常为流体、胶泥或弹性体状,其特性可以利用磁场进行控制。在本研究中,利用硅橡胶基体与羰基铁粉填充颗粒制备各向同性与各向异性磁流变弹性体,为研究磁流变弹性体的磁致电感特性设计了试验电感器。采用... 详细信息

磁流变(MR)材料是一类智能材料,通常为流体、胶泥或弹性体状,其特性可以利用磁场进行控制。在本研究中,利用硅橡胶基体与羰基铁粉填充颗粒制备各向同性与各向异性磁流变弹性体,为研究磁流变弹性体的磁致电感特性设计了试验电感器。采用自建的可产生恒定与瞬态激励磁场的试验系统表征磁流变弹性体的填充颗粒含量、制备条件等因素对磁致电感特性的影响。研究结果表明:上述影响因素对磁流变弹性体电感器在外加磁场下的电感特性有明显影响,各向同性磁流变弹性体电感器的电感变化比各向异性磁流变弹性体电感器的更为显著。此外,在恒定磁场作用下,磁流变弹性体电感器的电感值随着外加磁场激励的增强而衰减,并深入分析了磁致影响机理。本研究成果可以促进磁流变弹性体用于检测外磁场或磁流变材料内部填充颗粒含量。

关键词：磁流变弹性体磁流变弹性体电感装置电感恒定磁场瞬态

不同粒径软磁颗粒掺杂磁敏弹性体的磁致电导特性

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机械工程材料 2022年第2期46卷 10-14页

作者：居本祥庄秋慧重庆理工大学机械工程学院重庆400054

以磁化硅橡胶为基体,在有磁场和无磁场条件下制备了多种组分微米级(粒径5~8μm)和亚微米级(粒径200 nm)软磁颗粒掺杂的磁敏弹性体(MSE)试样,通过电导试验装置和磁致电导测试系统研究了不同MSE试样的磁致电导特性,探究磁致电导机理。结... 详细信息

以磁化硅橡胶为基体,在有磁场和无磁场条件下制备了多种组分微米级(粒径5~8μm)和亚微米级(粒径200 nm)软磁颗粒掺杂的磁敏弹性体(MSE)试样,通过电导试验装置和磁致电导测试系统研究了不同MSE试样的磁致电导特性,探究磁致电导机理。结果表明:在有磁场条件下制备微米级颗粒填充的MSE的磁致电导特性随着颗粒含量的增加而显著增强;随着亚微米级颗粒掺杂量的增加,在有磁场条件下制备微米级和亚微米级颗粒掺杂的MSE中微米与亚微米颗粒间产生吸附效应,零场电导与磁致电导增加值均大幅度衰减,磁致电导特性较弱;在无磁场条件下制备不同粒径颗粒掺杂的MSE中无法形成有效导电通道,磁致电导特性明显低于在有磁场条件下制备相同含量颗粒掺杂MSE。

关键词：磁敏弹性体颗粒掺杂磁致电导导电通道

基于MSE/PVDF复合结构转速传感器的研究

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仪表技术与传感器 2023年第11期 17-22,28页

作者：居本祥周光银吕冰重庆理工大学机械工程学院重庆400054 重庆大学生物工程学院重庆400044 青岛科技大学自动化与电子工程学院山东青岛266044

磁敏弹性体(MSE)是一种具有优良磁响应特性的磁敏材料,在磁场作用下将产生垂直其表面的磁致法向力,结合聚偏氟乙烯(PVDF)的正压电效应,针对转速检测提出一种结合两者特性的转速传感器,在敏感单元中设计由MSE与PVDF压电单元组成复合结构... 详细信息

磁敏弹性体(MSE)是一种具有优良磁响应特性的磁敏材料,在磁场作用下将产生垂直其表面的磁致法向力,结合聚偏氟乙烯(PVDF)的正压电效应,针对转速检测提出一种结合两者特性的转速传感器,在敏感单元中设计由MSE与PVDF压电单元组成复合结构,通过复合结构感知磁场激励以实现转速检测,并从微观与宏观层面分析了检测机理,采用自建测试系统确立了磁致法向力与磁场间的关系,PVDF的动态形变响应及传感器的输出特性。结果表明:以复合结构为核心的敏感单元对测试转速的磁场激励表现出稳定的电压峰值响应,并能够实现对中高转速的准确检测。

关键词：磁敏弹性体复合结构转速传感器磁致法向力正压电效应

磁流变阻尼器集成式电磁活塞结构设计及磁路分析

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磁性材料及器件 2022年第2期53卷 39-45页

作者：居本祥吕冰重庆理工大学机械工程学院重庆400054 青岛科技大学自动化与电子工程学院山东青岛266044

对传统的磁流变阻尼器活塞结构进行了改进设计,提出了集成式电磁活塞结构,即将整个磁路集中于活塞部分,并建立了基于流动工作模式的理论分析模型。针对磁路模型进行了2D、3D有限元数值仿真计算,利用2D仿真分析了相关结构参数对磁路性能... 详细信息

对传统的磁流变阻尼器活塞结构进行了改进设计,提出了集成式电磁活塞结构,即将整个磁路集中于活塞部分,并建立了基于流动工作模式的理论分析模型。针对磁路模型进行了2D、3D有限元数值仿真计算,利用2D仿真分析了相关结构参数对磁路性能的影响规律,结合3D磁路仿真完善并验证磁路设计的合理性;根据提出的磁路结构研制磁流变阻尼器样机,通过电测示功机进行示功及速度特性试验,表明该阻尼器具有优良的磁致阻尼性能,证明了集成式电磁活塞结构设计的有效性。

关键词：磁流变阻尼器集成式电磁活塞磁致阻尼磁路仿真磁通密度

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变间隙磁流变胶泥缓冲器理论研究与试验验证

振动与冲击 2023年第16期42卷 120-128,154页

作者：刘驰付本元居本祥段俞洲王宏张贤明重庆理工大学机械工程学院重庆400054 重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心重庆400067

传统磁流变(magnetorheological, MR)缓冲器通常采用等间隙阻尼流道,对于冲击环境下仅靠励磁控制方法实现柔顺耗能极具挑战。针对此问题,提出一种缸筒截面具有锥度特征的磁流变胶泥缓冲器,其阻尼间隙随活塞位移增大而逐渐减小,同时伴随... 详细信息

传统磁流变(magnetorheological, MR)缓冲器通常采用等间隙阻尼流道,对于冲击环境下仅靠励磁控制方法实现柔顺耗能极具挑战。针对此问题,提出一种缸筒截面具有锥度特征的磁流变胶泥缓冲器,其阻尼间隙随活塞位移增大而逐渐减小,同时伴随磁感应强度增大,进而提升阻尼力,以期通过结构设计方法补偿冲击环境下缓冲力的衰减。通过建立双坐标系分析了动态磁场与位移、电流之间的关系;采用微分思想将变间隙阻尼通道分为若干微元,基于Herschel-Bulkley (HB)本构模型得到微元阻尼通道的截面流速分布;考虑局部损耗,构建了HB-Minor Losses(HBM)动力学模型,定量分析了各局部损耗因素的影响;进一步分析了位移变化对截面流速、局部损耗压降、总压降的影响。搭建了锤重为93.2 kg的冲击试验平台,并开展了不同冲击速度和电流下缓冲器动力学性能测试。结果显示缓冲器具备良好的可控性,其动态范围高达2.0,最大缓冲力达55 kN。将试验结果与理论模型进行比较,发现HBM模型能够准确预测变间隙磁流变胶泥缓冲器动力学性能。

关键词：磁流变(MR)胶泥缓冲器变间隙动态磁场局部损耗

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磁流变弹性体剪切式动态力学性能测试

功能材料 2011年第11期42卷 1939-1942,1946页

作者：余淼居本祥重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

磁流变弹性体(MRE)是磁流变材料中新的一员,研究磁流变弹性体材料,其动态力学性能的探究是研究的重要组成部分,建立一套磁流变弹性体动态力学性能测试系统是需亟待解决的问题。设计了一种磁流变弹性体剪切式动态力学性能测试装置,由电... 详细信息

磁流变弹性体(MRE)是磁流变材料中新的一员,研究磁流变弹性体材料,其动态力学性能的探究是研究的重要组成部分,建立一套磁流变弹性体动态力学性能测试系统是需亟待解决的问题。设计了一种磁流变弹性体剪切式动态力学性能测试装置,由电磁振动台提供稳定的正弦激励,通过可调间距的钕铁硼永磁体产生可变的磁场,利用安装在测试系统中的力与加速度传感器,获取磁流变弹性体在往复剪切运动中的剪切力与加速度信号,其中加速度信号经两次数值积分获得位移数据,通过力与位移数据建立磁流变弹性体在动态剪切模式下的应力-应变关系,结合粘弹性材料理论模型,得到磁流变弹性体在剪切模式下的磁控动态力学性能参数。为研制高性能的磁流变弹性体提供了评价体系。

关键词：磁流变弹性体剪切模式磁流变效应

羰基铁粉的C含量对磁流变弹性体磁流变效应的影响

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重庆大学学报（自然科学版） 2012年第8期35卷 17-21页

作者：居本祥余淼浮洁重庆大学光电工程学院重庆400044 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

磁流变弹性体是磁流变液的一种固体模拟,目前的磁流变弹性体普遍存在磁流变效应不高的问题,限制了它在工程上的应用。针对羰基铁粉中C元素含量对羰基铁粉最大磁导率的影响,从而研究羰基铁粉C含量对磁流变弹性体磁流变效应的影响。采用... 详细信息

磁流变弹性体是磁流变液的一种固体模拟,目前的磁流变弹性体普遍存在磁流变效应不高的问题,限制了它在工程上的应用。针对羰基铁粉中C元素含量对羰基铁粉最大磁导率的影响,从而研究羰基铁粉C含量对磁流变弹性体磁流变效应的影响。采用硅橡胶为基体和具有不同C含量的羰基铁粉制备同组分磁流变弹性体,通过改进的动态机械分析仪来测试所制备样品的磁致模量,最后的实验数据分析结果表明,羰基铁粉的C含量越低,所制备的磁流变弹性体的磁流变效应越高。

关键词：磁流变弹性体羰基铁粉磁致模量磁流变效应

基于链化模型的磁流变弹性体磁致压缩模量分析

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功能材料 2012年第15期43卷 2056-2059,2064页

作者：郑星浮洁余淼居本祥杨其重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 四川大学高分子材料工程国家重点实验室四川成都610065

基于链化模型的磁流变弹性体,在受到压缩形变时,基体中的颗粒链会弯曲变形,变形后相邻颗粒间的相互作用力沿压缩方向和垂直于压缩方向的分量均不同。分析了压缩模式下链弯曲对磁流变弹性体磁致压缩模量的影响。随着磁场强度和压缩应变... 详细信息

基于链化模型的磁流变弹性体,在受到压缩形变时,基体中的颗粒链会弯曲变形,变形后相邻颗粒间的相互作用力沿压缩方向和垂直于压缩方向的分量均不同。分析了压缩模式下链弯曲对磁流变弹性体磁致压缩模量的影响。随着磁场强度和压缩应变的增大,磁流变弹性体的磁致压缩模量在压缩方向的磁致力分量和垂直于压缩方向的磁致回复力的共同作用下逐渐变大。

关键词：磁流变弹性体压缩弯曲磁致力磁致压缩模量

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磁流变弹性体压缩模式动态力学性能测试

功能材料 2012年第3期43卷 360-362,366页

作者：居本祥余淼浮洁杨其郑星刘雪琴重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 四川大学高分子材料工程国家重点实验室四川成都610065

磁流变弹性体是一种新型的磁流变材料,已被成功地应用于变刚度器件设计中。为了评价磁流变弹性体材料性能,迫切需要建立一套磁流变弹性体性能测试系统。利用电磁振动台的线性扫频功能,采用激光位移传感器同步获取测试系统在不同磁感应... 详细信息

磁流变弹性体是一种新型的磁流变材料,已被成功地应用于变刚度器件设计中。为了评价磁流变弹性体材料性能,迫切需要建立一套磁流变弹性体性能测试系统。利用电磁振动台的线性扫频功能,采用激光位移传感器同步获取测试系统在不同磁感应强度下测试系统的激励与响应信号,通过系统的运动力学模型和相关理论计算,实现压缩模式下的磁流变弹性体刚度与阻尼性能的测试。该测试系统的建立为研制高性能的磁流变弹性体提供了动态压缩模式下的评价手段。

关键词：磁流变弹性体压缩模式刚度阻尼比