基于偶极子理论的磁流变液流变特性模拟分析

根据磁性颗粒的偶极子理论,建立了磁性颗粒的三维动力学模型,模拟了三维状态下磁流变液磁性颗粒成链的过程,对影响成链速度的因素如磁场强度等进行了分析,结果表明:静态磁流变液的成链速度与磁性颗粒的体积分数、颗粒的大小及磁场强度成正比。对剪切速率为200s-1时磁流变液的动态特性进行仿真,结果发现:磁性链条处于一种动态平衡,但支链明显增多,导致剪切屈服应力下降。     

磁流变液研究进展及其在军事领域应用综述

磁流变液是一种新型的智能材料,在磁场作用下可在毫秒级时间内从牛顿流体变为剪切屈服应力较高的粘塑性体,且这种转变可控、连续、可逆,近年来不断引起国内外学者的普遍关注。对磁流变液的研究状况进行了全面综述,介绍了磁流变液及其器件优良特性,并对其在军事装备领域的应用前景进行了展望。     

基础油种类对磁流变液流变性能及稳定性的影响

为考察基础油对磁流变液的影响,以羰基铁粉为悬浮介质,4种不同种类的基础油为分散相制备了磁流变液。采用MCR302流变仪进行旋转和振荡2种剪切模式测试,考察了基础油对磁流变液流变性能的影响。通过自然沉降法对不同种类基础油磁流变液的沉降稳定性进行评估。结果表明:磁流变液样品黏度及黏弹性与基础油的黏度和类型均有关,其中以聚α-烯烃为基础油的磁流变液具有较高的储能模量,在低剪切速率下表现出高零场黏度,而以乙基硅油为基础油的磁流变液储能模量较低且损耗因子随剪切频率波动较大,沉降稳定性较差。     

有场条件下不同羰基铁粉磁流变液的摩擦特性

采用磁化顶球法为四球机点摩擦副加场,测试不同种类羰基铁粉制备的磁流变液在有场状态下的摩擦特性,分析羰基铁粉表面类型和粒径对磁流变液摩擦特性的影响。结果表明,在外磁场作用下,摩擦副间的摩擦程度减轻,磁流变液的润滑性能提升。还原型羰基铁粉制备的磁流变液在有场作用下表现出良好的润滑性能,羰基型磁流变液较差,而经过Si O2表面包覆的羰基铁粉能够有效减轻有场条件下磁流变液的摩擦。有场条件下,磁流变液的摩擦因数随羰基铁粉粒径的增大而增大。     

磁流变液及其应用研究综述

作为智能材料之一的磁流变液,其工程应用遍布建筑结构、海洋平台、桥梁及高速车辆等领域,尤其是在车辆先进悬挂系统领域的应用备受国内外研究者的关注。结合国内外新近研究进展及研究成果,对磁流变液组成成分、磁流变减振器结构型式、磁流变减振器阻尼力模型、车辆先进悬挂系统振动控制以及基于磁流变阻尼振动控制的实车道路实验等内容进行综述。基于更全面地跟踪和了解磁流变液及其应用研究发展趋势的目的,归纳梳理磁流变液与工程应用所面临的亟待解决的问题、当前研究的热点问题以及最新研究进展,并对磁流变液及其工程应用研究发展趋势进行了展望。     

磁流变液制备过程中球料比对其性能的影响

以羰基铁粉为悬浮相，硅油为分散相，采用高速球磨机球磨分散的方法制备磁流变液，考察了磁流变液制备过程中球料比对其零场粘度、沉降稳定性、流变性能的影响。利用NXS-11A旋转粘度计、自然沉降法分别对磁流变液的零场粘度、流变性和沉降稳定性进行了测试，研究发现球料比对磁流变液的粘度和沉降稳定性影响很大。随着球料比的不断增加，其粘度呈现出先减小后增大的趋势，当球料比为3：9时，所获得零场粘度最低。其沉降稳定性与粘度有很好的对应关系，即粘度大的沉降速率慢，粘度小的则沉降速率快。在磁流变液组成成分不变的情况下，制备磁流变液的过程中可以通过改变球料比的方法来改变磁流变液的零场粘度和沉降稳定性。     

多片式磁流变液离合器的设计与仿真

为了使磁流变液离合器能够传递较大转矩以满足B级轿车的要求,通过对磁流变液离合器的工作原理和转矩传递能力进行分析,确定了相关的结构参数和电磁参数,设计了一款多片式磁流变液离合器.利用Ansoft有限元分析软件对离合器模型内部的磁场分布进行了仿真,从仿真结果来看,离合器中磁流变液的工作区具有较高的磁感应强度,能够实现预期的转矩传递目标.     

磁流变减振器力学模型校验及天棚ON-OFF控制

针对某轻型军用轮式越野车的减振需求,设计了阀式磁流变减振器(Magneto-Rheological Damper,MRD)替代原被动减振器。首先,将磁流变液(Magneto-Rheological Fluid,MRF)流变特性表示成Bingham模型,用平板模型推导MRD阻尼力模型;其次,在对MRD性能进行测试的基础上,建立了相应的多项式MRD力学模型;然后,采用最小二乘法,并基于相对误差、相关系数及标准差3个指标对模型的准确性进行了校验;最后,基于天棚ON-OFF半主动控制算法对MRD减振性能进行了台架试验。结果表明:所建立的MRD力学模型与试验得到的结果相差较小,说明模型较为准确;在天棚ON-OFF半主动控制条件下,设计的MRD可有效降低车身共振区附近的车身垂直加速度,提高军用车辆的乘坐舒适性及行驶平顺性。     

基于CFD的磁射流抛光去除机理分析

应用计算流体动力学(CFD)方法分析了一种新型精密抛光技术——磁射流抛光的材料去除机理。磁射流抛光中,含有磨料的磁流变液射流被喷嘴出口附近的局部外加纵向磁场磁化,产生准直的硬化射流束来进行相对远距离的精密抛光。介绍了磁射流抛光的原理和实验装置,分析了磁流变液聚束射流的形成,通过一系列定点抛光实验研究了磁射流抛光工艺的材料去除分布特征,利用计算流体动力学的方法分析了垂直冲击和倾斜冲击情况下,磁流变液射流与工件表面相互作用时径向流场功率密度的分布特征。实验结果和仿真计算结果表明:磁流变液射流在工件表面径向扩展流动产生的径向剪切作用导致了材料去除;CFD方法能模拟抛光区去除率的三维分布,因此可以准确地预测抛光区形状。     

履带车辆专用磁流变液制备及稳定性研究

分析了磁流变液稳定性的影响因素,并进行了履带车辆专用磁流变液的制备.通过添加分散剂和表面活性剂,改善了磁流变液的悬浮稳定性及再分散性.在大量实验的基础上,配制出4种悬浮稳定性及再分散性较好的磁流变液.实验表明,硬脂酸能大幅提高磁流变液的稳定性,聚丙烯酰胺对提高磁流变液的流动性和再分散性作用明显.     

Investigate the effects of magnetic fields on the penetration ability of a shaped charge jet at different standoffs

The influence of a magnetic field on the stability of a shaped charge jet is experimentally investigated at standoffs of 490, 650 and 800 mm. The experimental results without and with the magnetic field are compared in terms of the shaped charge jet form, stability and penetration ability. A theoretical model based on one-dimension fluid dynamics is then developed to assess the depth of penetration of the shaped charge at those three standoffs and magnetic conditions. The results show that the penetration capability can be enhanced in more than 70% by the magnetic field. The theoretical calculations are compared with the experimental results with reasonably good correlation. In addition, the parameters introduced in the theory are discussed together with the experiments at three standoffs studied.     

磁性目标的高精度建模方法

以混合阵列模型为例 ,研究了磁性目标的高精度磁场建模方法 ,并设计测试实验 ,对用该方法建立的磁场模型的稳定可靠性进行了测试 .测试结果表明 ,用该方法建立的磁场模型不仅精度高而且稳定可靠     

油-水旋流器流场数值模拟研究

采用改进后的双方程湍流模型和SIMPLE计算方法,对切流式单入口油-水旋流器内部流场进行了模拟研究。结果表明:旋流器内部三维流场各向异性,即同一位置流体在不同方向的流动参数变化很大,流体质点在不同条件下的运动轨迹、速度、分离特性等方面都有较大差别;圆柱段与圆锥段的流场在柱锥结合面发生变化,旋流器的主要分离过程在圆锥段完成;单入口旋流器的流场中心与几何中心有偏差,对流场的稳定和分离会产生影响。该模拟结果与他人所做实验结果比较接近,说明该模型和算法是可靠的,为旋流器的实际应用提供了参考。     

一种新型的转矩控制方法——矢量转矩控制

参考磁场定向控制(FOC)、直接转矩控制(DTC)两种方法的特点,提出了一种矢量转矩控制(VTC)的方法,它解决了传统DTC的输出电压矢量与控制变化量之间没有定量关系的缺陷,建立了输出电压矢量与控制变化之间的函数关系,同时改进了磁链低速模型.实验结果表明,该方法能够有效改善电机的输出特性.     

基于对偶四元数的航天器六自由度相对运动输入有界控制

利用对偶四元数的理论来分析航天器六自由度的相对运动,设计了一种考虑输入有界的姿轨一体化控制器。在介绍对偶数和对偶四元数的基础上推导六自由度相对运动的姿轨耦合模型;利用双曲正切函数绝对值小于1的特性来显式地构造有界控制器,分别设计两个相互耦合的自适应调节律来动态地改变控制器的输出,并基于李雅普诺夫稳定性理论严格证明了闭环系统的全局渐近稳定性;利用数学仿真实验来验证该控制器和控制力满足给定的约束条件,能够实现航天器六自由度相对运动的精确稳定控制,并且对模型参数不确定性和外界扰动具有鲁棒性。与其他方法相比,由该控制器计算得到的控制力矩器的收敛速度更快,输出的控制力矩和控制力的最大幅值更小,且消耗的能量也更少。     

回归分析在漏磁定量检测中的应用

通过分析漏磁场,选取法向分量的峰峰值和峰峰值间距作为漏磁通信号的特征量。重点介绍了多元回归分析模型理论、参数估计方法和回归模型的假设检验,得到缺陷宽度、深度与峰峰值和峰峰值间距之间的回归模型,最后利用漏磁数据对回归模型进行了检验,结果表明预测缺陷宽度和深度的误差不超过10%,利用回归分析能够实现漏磁检测的定量化。     

物理弱间断线上Ⅲ型斜交裂纹高阶渐近场

针对功能梯度材料层/均匀材料基体的物理弱间断线上斜交裂纹,通过分离变量和级数展开法构造位移函数,求得了裂纹尖端高阶渐近场。其界面裂纹尖端高阶渐近应力场具有与均匀材料相同的r-1/2的奇异性。由高阶项的表达式可知：材料非均匀性对应力场有显著影响。数学上,该解为此类问题的特征函数,能够描述此类材料各种含裂纹结构的整个应力场和位移场,当非均匀参数为零时,它可以退化到均匀材料反平面裂纹问题经典的W il-liam s解。     

基于杂草算法的超磁致伸缩作动器耦合模型识别

考虑磁滞损耗、动态应力等因素的超磁致伸缩作动器磁滞模型可有效揭示电-磁-机-热多场耦合效应,但准确识别其非线性模型往往存在较大困难。智能杂草算法具有激烈的竞争机制和较强的搜索能力,可用于解决作动器多目标物理参数辨识问题。传统算法的种子数量以线性方式产生且分布方差与适应度缺乏联系,极大地影响了算法收敛速度和模型识别精度。为此,提出一种非线性繁殖和分布的混合改进杂草算法,并将其应用于超磁致伸缩作动器模型识别。实验表明:改进算法具有较强的噪声抑制能力,能精确辨识含有噪声扰动的作动器磁滞非线性模型物理参数;模型预测值和实验数据误差较小,所识别参数可使磁滞非线性模型较为全面地描述作动器多场耦合机理和动态特性。     

可控电磁引信的设计及其与坦克磁场相互作用的数值分析

以磁引信炸雷探测并攻击坦克等铁磁目标为应用背景,在对坦克磁场特征进行分析的基础上,设计了一种针对目标磁信号强弱可以灵活调控灵敏度的磁引信,分析该引信的可控载流线圈与坦克磁场的相互作用,计算出引信线圈在坦克磁场中所受到的偏转力矩,并对该力矩在三维空间中的分布情况进行了模拟,根据数值计算结果提出了提高探测灵敏度的基本方案,为后续试验研制该类新型磁引信及“磁隐身”坦克提供参考。