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外文翻译--磁流变液的性能与应用 中文版.doc

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外文翻译--磁流变液的性能与应用 中文版.doc

磁流变液的性能与应用M.Kciuka,R.TurczynbaDivisionofNanocrystallineandFunctionalMaterialsandSustainableProecologicalTechnologies,InstituteofEngineeringMaterialsandBiomaterials,SilesianUniversityofTechnology,ul.Konarskiego18a,44100Gliwice,PolandbDepartmentofPhysicalChemistryandTechnologyofPolymers,SilesianUniversityofTechnologyul.MarcinaStrzody9,44100Gliwice,PolandCorrespondingauthorEmailaddressmonika.kciukpolsl.plReceived15.03.2006acceptedinrevisedform30.04.2006目的本文介绍了近年来磁流变流体(MR)的基本属性及其发展,以及在各种机械设备的实际应用中的作用提高了。设计/方法/方式理论研究成果中获得的性能和应用。在过去的几十年和近几年所取得的进步。调查结果它是非常清楚的介绍传统的设备更换与应用,这种智能系统能更好地适应环境的刺激是必要的。他们中的许多应用将包括磁流变液为活性成分。研究限制/影响MR流体性能优异的可以应用在各个领域的民用工程,安全工程,交通运输和生命科学。他们提供了一个具有优秀的活动能力控制的机械性能。实践意义从事刹车的设计工程师非常有用的材料,阻尼器,合器和减震器系统。创新/价值本文介绍了一个跟上时代的MR材料的开发和应用在土木工程。超过时下解决方案的智能系统的优点将成为的方向21世纪器件的研究和设计。关键词智能材料,磁材料,磁学性质,剪应力1.1介绍目前使用标准的电子和机械设计的材料在科学技术已经取得了惊人的发展,这些材料不具有某些金属材料特别特殊的特性(即钢,铝,金)。试想一下各种可能性,存在的特殊材料具有的属性,并且科学家可以操作,一些材料有能力改变形状或大小,只需加入一点点的热量,或从液体到固体在磁铁附近时发生改变,这些材料就是所谓的智能材料。智能材料具有一个或多个属性,可以显着地改变材料的属性。最日常的材料具有的物理性质,这是不能随便改变的例如,如果油被加热会变得更薄一点,而智能材料加于变量可能会变成易流动的液体状态到固体。每个单独的智能材料有不同的属性,它可以显着地改变,如粘度、体积或着导电性。这些可以可以改变的属性,确定是什么类型的应用程序的智能材料可以应用于下表1。智能材料的品种已经存在,并正在广泛的研究。这些包括压电材料和形状记忆合金,一些日常用品(如咖啡壶,汽车,眼镜)将智能材料和为他们的应用程序数量已经在稳步增长了。磁材料(流体)(MR)是一类智能材料的流变性能(例如粘度)通过施加磁场,可以迅速改变其特性。在磁场下的影响,悬浮的磁性粒子相互作用形成的结构,即抵抗剪切变形或拉伸形变。在材料中出现的这种变化作为一种快速增加表观粘度或半固体状态的发展。在磁流变材料中的应用进展是处于新的,使更复杂的磁流变材料的具有发展更好的性能和稳定性。许多智能系统和的粘度的变化或其他结构将受益于材料性能的MR。如今,这些应用程序包括制动器,减震器,离合器,避震系统。2.2流体的磁特性典型的磁流变流体的悬浮液微米级的,可磁化颗粒(主要是铁颗粒)悬浮于适当的载体液体,如矿物油、合成油、水或乙二醇。载体液作为分散的介质中,并确保流体中的颗粒的均匀性。各种各样的添加剂(稳定剂和表面活性剂)是用来防止重力沉降和促进稳定的颗粒悬浮液,提高润滑性和改变初始粘度的磁流变液。稳定剂将有助于保持颗粒悬浮在流体中,从而被吸附的表面活性剂的表面上的磁性颗粒,以提高流体中感生的极化的磁场的应用程序后的悬浮颗粒。表1概括的MR流体的属性表1特性典型值初始粘度0,2–0,3Pasat25oC密度3–4g/cm3磁场强度150–250kA/m屈服点50–100kPa反应时间几毫秒典型的电源电压和电流强度2–25V,1–2A工作温度50do150oC通常情况下,可磁化粒子的直径范围从3到5微米,可以用于功能性磁共振液体中。但是较大的颗粒,让悬浮液中颗粒的稳定的会变得越来越困难,因为增加颗粒的大小使它要更大的浮力使其悬浮。相对便宜的羰基铁的数量通常是限于尺寸大于1或2微米。更小的颗粒容易暂停并且更好的运用,但制造这样的颗粒是困难的。较小的显著铁磁颗粒,颗粒通常是仅可作为氧化物,如材料通常在磁记录介质中找到。从这些颗粒材料的磁流变液是相当稳定,因为颗粒通常直径只有30纳米。然而,由于其较低的饱和度磁化强度,由这些颗粒制成的流体通有常约5千帕的压强,并有一个比表面积大的大的塑料来限制其粘度。这些主要参数被列于上表1。在外加磁场的情况下,MR流体是近似于牛顿流体。对于大多数工程应用一个简单的宾汉塑性模型对其有效的描述必不可少的,实际情况取决于流体的特性。一宾汉型塑料是一种非牛顿流体,其屈服应力必须超过前的流量可以开始。此后,将剪切速率与剪切应力的关系曲线曲线是程线性的。在此模型中,总屈服应力由下式给出(1).0H其中0屈服应力引起的磁场,PaH磁场强度,A/M.剪切速率,S塑性粘度,Pa许多现代的复杂模型,如磁流体5,6,通常情况下,磁流变液是自由流动的液体,和润滑油(图1)相类似。图1.1无外磁场MR流体模型(1载体液体,2悬浮磁化颗粒)然而,在所施加的磁场的存在下,在铁粒子获得与外部对齐的偶极矩的时候,这会导致颗粒形成对准到磁场的直链。这种现象可以稳定暂停的铁颗粒和限制的流体运动。因此,在屈服强度与流体内的开发的变化程度所施加的磁场的大小有关,并且这种改变可以发生在几个毫秒之内。磁流变液的性能及应用典型的磁流变材料可以实现产量强度和磁场强度分别为约50100千帕,150–250kA/m。测试结果发现,壁面粗糙度对接触与流体的屈服强度是很重要的,特别是在低磁场之中。在MR材料中,最终达成饱和点时增加的磁场强度的做不增加的MR材料的屈服强度。这现象通常在大约300千安/米的磁饱和时的MR材料的强度是可以的。使用有限元分析研究图2.2流体模型外磁场

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