專利名稱：磁流變液高剪切率流變特性測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于磁流變液流變特性測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種磁流變液高剪切率流變特性測試裝置。
背景技術(shù)：
磁流變液是當(dāng)前研究最集中、進(jìn)展最快的智能材料之一，它涉及到車輛懸架、制動器、武器系統(tǒng)、土木工程結(jié)構(gòu)等多個領(lǐng)域。對于不同領(lǐng)域中的應(yīng)用，磁流變液工作時的流速及剪切率有很大的區(qū)別。例如，坦克、重型越野車輛懸掛系統(tǒng)、火炮炮筒的后坐力減振系統(tǒng)，在沖擊性載荷下，磁流變液的流速高，剪切率可以超過IO5S'在這種極端條件下，磁流變液可能會表現(xiàn)出與低流速、低剪切率條件下不同的特性。一些實驗結(jié)果表明，磁流變阻尼器工作于高頻時，流過縫隙的磁流變液速度很高，磁流變效應(yīng)隨之弱化，可控阻尼力下降。目前已有的磁流變液檢測儀器大都基于剪切工作模式，例如同心圓筒旋轉(zhuǎn)式和平行碟片旋轉(zhuǎn)式。專利號為200810069966的中國專利提供了一種磁流變液流變學(xué)特性檢測方法與裝置，它利用轉(zhuǎn)子圓筒與環(huán)形剪切通道相對轉(zhuǎn)動實現(xiàn)對磁流變液的雙邊剪切作用，通過可控施加徑向磁場使磁流變液產(chǎn)生磁流變效應(yīng)，在此過程中間接檢測磁流變液的剪切應(yīng)力、剪切率和外加磁感應(yīng)強度，間接檢測得到的參數(shù)通過R S 232接口送入計算機，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，繪制在規(guī)定磁感應(yīng)強度和工作溫度條件下剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變的關(guān)系曲線，輸出磁流變液的流變學(xué)參數(shù)。交流電機通過傳動帶和從動軸驅(qū)動轉(zhuǎn)子，利用交流變頻器對電機角速度進(jìn)行控制，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子角速度無級可調(diào)，以便實現(xiàn)磁流變液的剪切率無級可調(diào)。通道中的磁感應(yīng)強度由勵磁電流控制，通過調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，實現(xiàn)對剪切通道磁場的無級調(diào)節(jié)。然而，基于剪切工作模式的磁流變液檢測裝置存在如下問題:1)由于端面效應(yīng)、壁面滑移效應(yīng)等問題，致使這類流變測試裝置的最高剪切率都小于IO3s-1,無法用于高剪切率下流變性能的測試；2)阻 縫隙中磁流變液的剪切率在速度剖面上是非線性的，而且這種非線性隨著流速增大而增大，然而已有的檢測方法為了簡化計算過程往往將其線性化處理，致使測試結(jié)果與實際相差很大，因此針對磁流變液在高剪切率極端條件下的流變特性研究非常少，其中很重要的一個原因就是相應(yīng)的流變特性測試實驗設(shè)備的缺乏；3)難以排除摩擦力對結(jié)果的影響；4)難以測定溫度對磁流變液性能的影響。

實用新型內(nèi)容鑒于上述問題，本實用新型的目的是提供一種磁流變液高剪切率流變特性測試裝置，其在測試時，排除了摩擦力對測試結(jié)果的影響，并充分考慮到溫度因素的影響，因而使結(jié)果更加準(zhǔn)確。本實用新型的另一個目的是提供一種磁流變液高剪切率流變特性測試方法，以指導(dǎo)磁流變液在高剪切率場合的實際工程應(yīng)用，其具有剪切率高、結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案:[0008]一種磁流變液高剪切率流變特性測試裝置，它包括一圓柱形殼體，該殼體上下兩端分別設(shè)有上端蓋和下端蓋；該殼體內(nèi)設(shè)有活塞，將該殼體內(nèi)部分為上腔和下腔兩部分，該活塞呈倒置桶狀，底面開口，頂面上設(shè)有常通孔；該活塞穿設(shè)一活塞桿，該活塞桿穿過該上端蓋至該殼體外部；該活塞桿位于該活塞內(nèi)的部分繞設(shè)一磁芯，該磁芯上部繞設(shè)有線圈，該線圈與外部通過導(dǎo)線電性連接；該磁芯下部截面直徑略小于該活塞下部內(nèi)徑而形成一環(huán)形的阻尼縫隙；該上腔上部設(shè)有上油壓傳感器，該下腔下部設(shè)有下油壓傳感器；該殼體內(nèi)設(shè)有溫度傳感器。所述磁芯上部截面直徑小于下部截面直徑。所述殼體內(nèi)部與一用于系統(tǒng)保壓的蓄能器連接。所述導(dǎo)線從所述活塞桿內(nèi)部導(dǎo)出。所述活塞桿末端和所述下端蓋上設(shè)有拉環(huán)。
一種利用權(quán)利所述的測試裝置進(jìn)行磁流變液高剪切率流變特性測試方法，它包括以下步驟:將待測磁流變液灌注到殼體內(nèi)密封好；將整個測試裝置放入恒溫箱中，恒溫一段設(shè)定時間；線圈通電后，通過活塞桿使活塞勻速移動，使磁流變液以層流的流動狀態(tài)從活塞一側(cè)經(jīng)常通孔、線圈外側(cè)通道和阻尼縫隙組成的通道，到達(dá)活塞另一側(cè)，在此過程中，同時通過溫度傳感器監(jiān)測溫度值，使其在恒定溫度下進(jìn)行，并通過上、下油壓傳感器直接測得壓強差，作為阻尼縫隙兩端的壓強差；利用測試裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)、單位時間流過阻尼縫隙的磁流變液的液體流量、阻尼縫隙兩端的壓強差、磁流變液的溫度計算得出磁流變液零場粘度；利用測試裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)、單位時間流過阻尼縫隙的磁流變液的液體流量、阻尼縫隙兩端的壓強差、磁流變液的溫度、阻尼縫隙內(nèi)的磁感應(yīng)強度計算得出磁流變液剪切屈服強度。所述測試裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)為:活塞桿半徑Rs，活塞半徑Rp，阻尼縫隙高度h，阻尼縫隙中徑r，阻尼縫隙長度L ;阻尼縫隙的高度h遠(yuǎn)小于其中徑r ；活塞運動的速度為V，所述單位時間流過阻尼縫隙的磁流變液的液體流量Q為:Q = π{Κ~ - R;)ι!。所述磁感應(yīng)強度的測試方法如下:將所述測試裝置倒置，擰開下端蓋，灌注磁流變液至活塞被完全浸沒；給勵磁線圈加載不同電流，利用特斯拉計伸入阻尼縫隙測量磁感應(yīng)強度；經(jīng)多次測量取磁感應(yīng)強度的平均值，再對平均值進(jìn)行多項式擬合得到阻尼縫隙內(nèi)的磁感應(yīng)強度與電流強度的關(guān)系曲線；根據(jù)得到的磁感應(yīng)強度與電流強度的關(guān)系曲線，以及測試時所加電流強度計算得出測試磁流變液剪切屈服強度時阻尼縫隙內(nèi)的磁感應(yīng)強度。所述磁流變液零場粘度的測試方法如下:將環(huán)形阻尼縫隙近似為平行平板模型，以環(huán)形阻尼縫隙的中徑r來計算縫隙的周長作為平行平板的寬度，阻尼縫隙長度L為平行平板的長度；用Bingham模型來描述磁流變液的流動特性:
權(quán)利要求1.一種磁流變液高剪切率流變特性測試裝置，其特征在于，它包括一圓柱形殼體，該殼體上下兩端分別設(shè)有上端蓋和下端蓋； 該殼體內(nèi)設(shè)有活塞，將該殼體內(nèi)部分為上腔和下腔兩部分，該活塞呈倒置桶狀，底面開口，頂面上設(shè)有常通孔； 該活塞穿設(shè)一活塞桿，該活塞桿穿過該上端蓋至該殼體外部；該活塞桿位于該活塞內(nèi)的部分繞設(shè)一磁芯，該磁芯上部繞設(shè)有線圈，該線圈與外部通過導(dǎo)線電性連接；該磁芯下部截面直徑略小于該活塞下部內(nèi)徑而形成一環(huán)形的阻尼縫隙； 該上腔上部設(shè)有上油壓傳感器，該下腔下部設(shè)有下油壓傳感器；該殼體內(nèi)設(shè)有溫度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變液高剪切率流變特性測試裝置，其特征在于，所述磁芯上部截面直徑小于下部截面直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁流變液高剪切率流變特性測試裝置，其特征在于:所述殼體內(nèi)部與一用于系統(tǒng)保壓的蓄能器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁流變液高剪切率流變特性測試裝置，其特征在于:所述導(dǎo)線從所述活塞桿內(nèi)部導(dǎo)出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁流變液高剪切率流變特性測試裝置，其特征在于:所述活塞桿末端和所述下端 蓋上設(shè)有拉環(huán)。
專利摘要一種磁流變液高剪切率流變特性測試裝置，該測試裝置包括一圓柱形殼體，該殼體上下兩端分別設(shè)有上端蓋和下端蓋；該殼體內(nèi)設(shè)有活塞，將該殼體內(nèi)部分為上腔和下腔兩部分，該活塞呈倒置的桶狀，底面開口，頂面上設(shè)有常通孔；該活塞穿設(shè)一活塞桿，該活塞桿穿過該上端蓋至該殼體外部；該活塞桿位于該活塞內(nèi)的部分繞設(shè)一磁芯，該磁芯上部繞設(shè)有線圈，該線圈與外部通過導(dǎo)線電性連接；該磁芯下部截面直徑略小于該活塞下部內(nèi)徑而形成一環(huán)形的阻尼縫隙；該上腔上部設(shè)有上油壓傳感器，該下腔下部設(shè)有下油壓傳感器；該殼體內(nèi)設(shè)有溫度傳感器。本實用新型排除了摩擦力對測試結(jié)果的影響，并充分考慮到溫度因素的影響，具有剪切率高、結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)點。
文檔編號G01N11/08GK203132952SQ20132012161
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者張進(jìn)秋, 彭志召, 劉義樂, 岳杰, 張雨, 石志濤 申請人:中國人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院