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深入理理解磁流变阻尼器的工作原理

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深入理解磁流变阻尼器的3种工作模式磁流变液(MRF )是一种新型的智能材料之所以称之为智能材料,主要体 现在其特性上,也是其中一些优越于电流变材料的一些属性鉴于目前大多数的 关于磁流变材料的应用都是与电流变材料(ER)相比较,在这里,我们只是简单 的将MR与ER做对比一般应用MR做材料的应用主要是考虑到MR以下几个重要特征:1、 磁流变效应:这个也是MR应用的理论基础具体来说就是磁流变液的流动 特性会随着所加磁场而变化在未加磁场的时候,磁流变液表现为液体状态, 而一旦加入磁场,磁流变液中随机分布的极化粒子沿磁场方向成链状或柱状 结构,表现为固体状态,并且一个变化的过程非常短暂(毫秒级)而且由液 体状态转变为固体状态的过程是可逆的一旦磁场消除,磁流变液又会回到 液体状态2、 对杂质污染不敏感磁流变液中可能会有的杂质(比如水)对磁流变效应的 影响不大应用这个特点就能够对磁流变液进行广泛的应用了3、 磁流变液的相对工作温度范围相对比较大一般来说,可能在-40-150摄氏 度之间这个温度范围已经能满足很多应用的需求4、 使磁流变液工作的电压相对比较小大概只要12-24V的电压在以上特征基础知识之上,下面说下基于磁流变液技术的阻尼器的常用3种 工作模式,首先给出这三种模式的原理图,从左到右分别为流动模式(flow mode)、 剪切模式(shear mode)和挤压模式(squeeze mode),这三种模式都是应用流 体力学中的平板模型原理。

mngnctic field miignctic field 丘】心 Ji^pkiccmcinE流动模式 (h).卯切模式 ⑹•挤压模式1、流动模式:所谓流动模式是指两极板固定不动,两极板之间充满磁流变液, 在垂直加载于两极板之间的磁场作用下,磁流变液的流变特性发生改变,从 而使推动磁流变液流动的活塞所受的阻力发生变化,从而达到利用外加磁场控制阻尼力的目的2、 剪切模式:所谓剪切模式则是指在工作过程中,两极板不固定而是在不断的 运动,这两个运动的极板之间充满磁流变液,在外加垂直磁场的作用下,磁 流变液的流动特性发生变化,从而使推动极板运动的活塞所受的阻力发生变 化,达到外加磁场控制阻尼力的目的3、 挤压模式:挤压模式是在两极板之间充满磁流变液,磁流变液受到两极板之 间的挤压力而向四周流动,外加磁场作用与两极板之间的磁流变液而使磁流 变液的流动特性发生变化,两极板的运动方向与所加磁场方向平行4、 混合模式:混合模式是结合了模式与剪切两种模式在汽车阻尼器里面应用 较多一般来说,应用于汽车上面的磁流变阻尼器不单独采用以上三种模式,而是 采用流动模式和剪切模式相结合的方式,也就是通常所说的混合模式,这主要是 考虑到汽车悬架阻尼器的行程比较大,而且在结构尺寸和结构强度上要求比较严 格。

但是也有分别使用基于以上三种模式的阻尼器而挤压模式由于其行程比较 小,主要应用于较小的仪器,如光学等方面具体基于以上几种模式的阻尼器的设计可以查阅相关文献其中混合模式不同于 一般的流动模式的最根本区别在于活塞与缸体之前是否留有间隙如果没有间隙 的话,磁流变液在缸内只能做流动模式的运动;反之,则在活塞的运动过程中, 除了有缸内的流动模式外,还有活塞与缸体的相对运动产生的剪切,即剪切模式 此时,磁流变液同时工作于流动模式和剪切模式,也就是混合模式。

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