本發(fā)明涉及材料特性測試裝置和方法，尤其是涉及雙剪切模式下磁流變膠蠕變及應(yīng)力松弛特性測試裝置及方法。

背景技術(shù)：

蠕變和應(yīng)力松弛特性是材料的重要特性，蠕變性是指材料在恒定載荷下(外界載荷不變)的情況下，變形程度隨時(shí)間增加的現(xiàn)象，蠕變不僅出現(xiàn)在高分子流塑性材料中，而且還出現(xiàn)在金屬固體材料中，反映了材料在載荷作用下的流變性質(zhì)，對于高分子材料而言反映了其內(nèi)在的粘彈性，另外，蠕變還反映了材料在溫度變化下自身的穩(wěn)定情況；應(yīng)力松弛是指在維持恒定變形的材料，應(yīng)力會(huì)隨時(shí)間的增長而減小，對于流動(dòng)的粘彈性流體而言使速度梯度減少或突然降為零，流體中的應(yīng)力逐漸降低或者消失的過程，反映了材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)屈服隨時(shí)間的變化情況，表現(xiàn)出材料粘性應(yīng)變分量隨時(shí)間不斷增長，使回彈應(yīng)變分量隨時(shí)間逐漸降低。

磁流變膠是一種新型磁流變智能材料，其特性介于磁流變液和磁流變彈性體之間，兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)，通過改變高分子基質(zhì)的交聯(lián)度來控制磁流變膠的零場粘度，進(jìn)而改善顆粒沉降問題，在外加磁場作用下具有較高的剪切屈服應(yīng)力，因此具有比磁流變彈性體更高磁流變效應(yīng)，在振動(dòng)控制、阻尼器件、離合器件等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

雙剪切是指磁流變材料對控制目標(biāo)進(jìn)行雙面剪切，可以是串聯(lián)雙面剪切也可以是并聯(lián)雙面剪切，串聯(lián)雙面剪切是指對雙面剪切進(jìn)行同時(shí)控制，從而具有剪切效果線性加強(qiáng)特性，而并聯(lián)剪切是指對雙面剪切進(jìn)行獨(dú)立控制，具有剪切效果非線性加強(qiáng)特性。與單剪切相比，雙剪切具有可調(diào)控范圍寬、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。目前沒有一套完整的針對雙面剪切下材料蠕變和應(yīng)力松弛特性測試裝置，因此本發(fā)明提出一種針對磁流變膠在雙剪切下其蠕變和應(yīng)力松弛測試裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為實(shí)現(xiàn)以上所述裝置的測試功能，本發(fā)明提供結(jié)構(gòu)簡單及原理易懂的雙剪切模式下磁流變膠蠕變及應(yīng)力松弛特性測試裝置及方法。

為了有效的實(shí)現(xiàn)測試裝置以上所述的功能和優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明是按如下方式來實(shí)現(xiàn)的：測試裝置是由計(jì)算機(jī)，電機(jī)，活塞桿，螺栓，上端蓋，油封裝置，外殼體，磁流變膠，位移傳感器，力傳感器，下端蓋，c形磁軛，電磁線圈組成。電機(jī)與活塞桿連接，靠近活塞桿中間部分開有一段螺紋；上端蓋、外殼體、下端蓋通過螺栓連接形成一個(gè)腔室，磁流變膠放置在此腔室并通過油封裝置密封；上端蓋開有通孔，靠近通孔上端部分開有一段螺紋，并與活塞桿螺紋部分形成螺紋傳動(dòng)副；靠近活塞桿下端位置安裝位移傳感器和力傳感器，并將所測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)上，并按照測試要求通過計(jì)算機(jī)控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)；外殼體固連在c形磁軛兩端間隙，電磁線圈與c形磁軛提供與應(yīng)變方向垂直的磁場強(qiáng)度。

本發(fā)明所述的雙剪切模式下磁流變膠蠕變及應(yīng)力松弛特性測試裝置及方法的積極效果在于：實(shí)現(xiàn)了在雙剪切下對磁流變膠材料的蠕變性和應(yīng)力松弛兩種特性的測試，并且可以通過改變流入電磁線圈中的電流大小來控制不同磁場強(qiáng)度下材料的蠕變性和應(yīng)力松弛特性的測量，通過位移傳感器和壓力傳感器將所測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)上，并可以根據(jù)不同的測試要求通過計(jì)算機(jī)對電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明雙剪切模式下磁流變膠蠕變及應(yīng)力松弛特性測試裝置及方法的結(jié)構(gòu)及原理方法簡圖。

圖2為本發(fā)明雙剪切模式下磁流變膠蠕變及應(yīng)力松弛特性測試裝置及方法蠕變測試原理方法圖。

圖3為本發(fā)明雙剪切模式下磁流變膠蠕變及應(yīng)力松弛特性測試裝置及方法應(yīng)力松弛測試原理方法圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

在圖1中，本發(fā)明雙剪切模式下磁流變膠蠕變及應(yīng)力松弛特性測試裝置及方法，測試裝置是由計(jì)算機(jī)1、電機(jī)2、活塞桿3、螺栓5、上端蓋6、油封裝置7、外殼體8、磁流變膠9、位移傳感器10、力傳感器12、下端蓋13、c形磁軛14、電磁線圈15組成。電機(jī)2與活塞桿3連接，靠近活塞桿3中間部分開有一段螺紋4；上端蓋6、外殼體8、下端蓋13通過螺栓5連接形成一個(gè)腔室，磁流變膠9放置在此腔室并通過油封裝置7密封；上端蓋6開有通孔，靠近通孔上端部分開有一段螺紋4，并與活塞桿3螺紋4部分形成螺紋傳動(dòng)副；靠近活塞桿3下端位置安裝位移傳感器10和力傳感器12，并將所測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)1上，并按照測試要求通過計(jì)算機(jī)1控制電機(jī)2的運(yùn)動(dòng)；外殼體8固連在c形磁軛14兩端間隙，電磁線圈15與c形磁軛14提供與應(yīng)變方向垂直的磁場強(qiáng)度11。

測試原理方法：如想要測試鐵磁性顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的磁流變膠9在磁場強(qiáng)度為800mt下應(yīng)力t＝10kpa的蠕變特性，將鐵磁性顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的磁流變膠9置于密封腔室中，調(diào)節(jié)電磁線圈15的電流控制磁場強(qiáng)度11為800mt，通過計(jì)算機(jī)1控制電機(jī)2運(yùn)動(dòng)使得初始應(yīng)力值t＝10kpa，由位移傳感器10測得位移隨時(shí)間的變化過程(蠕變過程)，進(jìn)而在計(jì)算機(jī)1實(shí)時(shí)顯示。如圖2所示，通過計(jì)算機(jī)1在活塞桿3兩側(cè)面加載初始應(yīng)力t＝10kpa，隨后應(yīng)變隨著時(shí)間發(fā)生改變，最后達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值r，如被測物是純彈性的，加載應(yīng)力的同時(shí)材料發(fā)生應(yīng)變，以后不隨時(shí)間發(fā)生變化，如材料是純粘性的，初始應(yīng)變?yōu)榱?，?yīng)變隨時(shí)間發(fā)生改變，最后達(dá)到穩(wěn)定；如材料具有粘彈性的，初始具有一個(gè)應(yīng)變，此后該應(yīng)變隨時(shí)間發(fā)生改變，最后達(dá)到穩(wěn)定。

如想要測試鐵磁性顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的磁流變膠9在磁場強(qiáng)度11為800mt下應(yīng)變r(jià)＝2％的應(yīng)力松弛特性，將鐵磁性顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的磁流變膠9置于密封腔室中，調(diào)節(jié)電磁線圈15的電流控制磁場強(qiáng)度11為800mt，通過計(jì)算機(jī)1控制電機(jī)2運(yùn)動(dòng)使得初始應(yīng)變值r＝2％，由力傳感器測12得應(yīng)力隨時(shí)間的變化過程(應(yīng)力松弛過程)，進(jìn)而在計(jì)算機(jī)1實(shí)時(shí)顯示。如圖3所示，通過計(jì)算機(jī)1控制活塞桿3的初始應(yīng)變r(jià)＝2％，隨后應(yīng)力隨著時(shí)間發(fā)生改變，最后達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值t，如被測物是線性聚合物，應(yīng)力最后消失，如大多數(shù)線性聚合物，如被測物是交聯(lián)聚合物，應(yīng)力最后達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值t，如磁流變膠等組分中含有交聯(lián)材料的混合物。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及雙剪切模式下磁流變膠蠕變及應(yīng)力松弛特性測試裝置及方法。測試裝置包括計(jì)算機(jī)、電機(jī)、活塞桿、螺栓、上端蓋、油封裝置、外殼體、磁流變膠、位移傳感器、力傳感器、下端蓋、C形磁軛、電磁線圈。電機(jī)與活塞桿連接，靠近活塞桿中間部分位置開有一段螺紋，上端蓋、外殼體、下端蓋通過螺栓連接形成一個(gè)腔室，磁流變膠放置在此腔室并通過油封裝置密封，上端蓋開有通孔，靠近通孔上端部分開有一段螺紋，并與活塞桿螺紋部分形成螺紋傳動(dòng)副，靠近活塞桿下端位置安裝位移傳感器和力傳感器，將所測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)上，并按照測試要求通過計(jì)算機(jī)控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，外殼體固連在C形磁軛間隙，電磁線圈與C形磁軛提供與應(yīng)變方向垂直的磁場強(qiáng)度。

技術(shù)研發(fā)人員：張廣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：張廣
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.23
技術(shù)公布日：2017.11.03