磁流变液流变性能测试装置的设计+CAD图纸(2)
3.6 传感器的选择 18
3.7 线圈的设计 19
3.7.1线圈绕制 19
3.7.2线圈规格 19
4内部磁场分析 21
4.1 理论分析 21
4.1.1磁路计算模型 21
4.1.2磁阻的计算 21
4.1.3内部磁感应强度与激励电流的关系 23
4.2 有限元分析 23
4.2.1建立几何模型 23
4.2.2定义材料 25
4.2.3网格划分 25
4.2.4加载与求解 27
5结论 32
致谢 33
参考文献 34
1绪论
1.1前言
磁流变液是当前智能材料研究的一个重要分支。在外加磁场的作用下，其物理性能如光学性能、热传导性能、力学性能，尤其是其流变性能会发生快速、显著、可逆的变化。由于它连续、可逆、迅速和易于控制等特点，使得磁流变系统能够成为电气控制与机械系统之间简单、安静而且响应迅速的中间装置。也正是由于其独特的磁流变效应和良好的流变性能，使它在航空航天、武器控制、机器人工程、噪声防治、汽车工程、船舶工程、液压工程、体育健身器械等领域具有广阔的应用前景。在近十几年来，磁流变技术吸引了物理、化学等基础学科和材料、机械、航空和土木结构等工程学科的大批研究力量，并取得了显著进展。
美国学者Rabinow于1948年发现了磁流变效应：磁流变液可在固体与液态之间进行毫秒(ms)级快速可逆转化，其粘度保持连续无级变化，可实现实时主动控制，耗能极小。然而，这种现象最初仅在一般流体报告中介绍，与同一时期发现的电流变液相比，磁流变液的发展则比较缓慢。但由于电流变液的屈服应力较低，工作温度范围较窄，且存在高电压安全性问题，因而限制了它的应用。而磁流变液具有的抗剪切屈服强度大约比电流变液高一个数量级，工作温度范围较宽，且一般采用低压电源，因而自90年代初以来磁流变液又重新引起研究者们的兴趣，磁流变液与电流变液特性比较详见表1.1。目前，美、日、英、法、德等发达国家均投入了巨大的财力和物力开展这方面的研究，磁流变液技术必将引起工业技术上的巨大变革。因此，对磁流变液的研究具有广泛的工程价值，同时对磁流变液机理的研究可以使人类从微观上对磁场作用下磁流变液的结构演化和物理行为之间的关系增强理解与认识，这具有非常重要的科学意义。
表1.1 磁流变液与电流变液特性比较
特性 磁流变液 电流变液
最大屈服应力 50～l00kPa 2～5kPa
电压 2～25V在1～2A 2～5kV在1～l0mh
场强 ～250kh／m ～4 kV／mm
响应时间 毫秒级 毫秒级
密度 3～49／cm^3 l～29／cm^3
稳定性 不受大多数杂质影响 不能有任何杂质
温度范围 -50℃～+150℃ -25℃～+125℃
耗能 0．1J／cm^3 0．001J／cm^3
1.2磁流变液研究现状
1.3 磁流变液概述
1.3.1磁流变效应
在载液中加入一种高磁导率的磁敏粒子，没有磁场时，磁流变液为牛顿流体。当磁流变液受到外加磁场作用时，其流动特性会发生显著的变化，流体的粘度会急剧增大，剪切屈服应力增加，表现为类似固体的性质，当撤除外加磁场作用时，流体又迅速恢复原来的流动性质，流体的这种现象称为磁流变效应。
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