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磁流变液沉降稳定特性实验研究

磁流变液沉降稳定特性实验研究

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作者：陈亚蒙上海工程技术大学

学位级别：硕士

磁流变液(Magnetotheologicalfluid,MRF))是由磁性颗粒、添加剂及基液均匀混合组成的悬浮液。磁性颗粒在外磁场作用下会形成有序的磁链结构,该结构会随着外磁场的强度变化而变化,因而它的力学性能,尤其是屈服应力会随着外加磁场的控制... 详细信息

磁流变液(Magnetotheologicalfluid,MRF))是由磁性颗粒、添加剂及基液均匀混合组成的悬浮液。磁性颗粒在外磁场作用下会形成有序的磁链结构,该结构会随着外磁场的强度变化而变化,因而它的力学性能,尤其是屈服应力会随着外加磁场的控制发生毫秒级、可逆的反应,这也是磁流变液广泛应用在多领域的前提。也正是因为磁流变液有如此广阔的应用前景,因而成为近年来最具开发应用潜力的智能材料之一。目前,磁流变液沉降稳定特性研究多集中在沉降稳定性表征及如何改善其沉降稳定性,本文基于磁流变液沉降过程中物理特性的变化而引起剪切屈服应力变化的特点,提出一种基于剪切屈服应力变化表征磁流变液沉降稳定性的新思路,研究磁流变液长期静置过程中的沉降稳定性,即用剪切屈服应力变化评价磁流变液沉降稳定特性。首先,本文在对现有磁流变液沉降稳定性表征方法及剪切屈服应力测试装置研究现状分析的基础上,针对现有表征方法及剪切屈服应力测量装置存在的不足提出了改进方法,并依据此改进方法提出采用基于提拉剪切原理的磁流变液剪切屈服应力实验台架进行剪切屈服应力测量,采用沉降过程中剪切屈服应力变化表征磁流变液沉降稳定性的新思路。其次,基于提拉法设计磁流变液剪切屈服应力测试装置,选用铜质1mm深矩形槽壁面特征的提拉块,磁路采用材料为钕铁硼的永磁铁,使用拉压力传感器记录发生屈服时的剪切屈服应力。依据HLB值的不同选用十二烷基苯黄酸钠、聚乙二醇、油酸作为表面活性剂,依据材料的安全性选用二硫化钼、氮化硼、石墨、氢化蓖麻油、聚四氟乙烯作为润滑剂,设计并制备9种磁流变液配方。利用所设计的剪切屈服应力测试装置对不同表面活性剂、不同润滑剂的磁流变液配方进行剪切屈服应力测试实验,实验周期为36天,用于研究磁流变液剪切屈服应力与沉降稳定性的变化关系。另外,通过最小二乘法对磁流变液沉降稳定特性曲线进行拟合,用于预测其未来90天的沉降稳定性变化,并利用第60～75天的实验值与理论值对比进行验证。最后,采用机械搅拌的方式对磁流变液进行恢复实验,一方面,以配方1为例,将静置90天的磁流变液样品进行实验,观察其恢复能力;另一方面,对已沉降587天的MRF-122EG、MRF-132DG、MRF-140CG进行恢复实验,将实验数据与原技术参数进行对比分析;通过分别对自配的磁流变液和Lord公司的磁流变液进行恢复性实验并对比两种工艺下的磁流变液恢复能力。

关键词：磁流变液沉降稳定特性剪切屈服应力表面活性剂润滑剂恢复特性

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