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环槽式磁流变制动性能实验研究

发布时间:2018-07-05 21:06

  本文选题:磁流变液 + 环槽式 ; 参考:《重庆理工大学》2016年硕士论文


【摘要】:磁流变液作为一种新型智能材料,在外加磁场的作用下,其流变特性将发生迅速变化,表现出可控的屈服强度,而且这种变化是可逆的。磁流变液这种可控的磁流变效应,引起国内外学者的高度重视,并对磁流变液材料及其应用进行了大量的研究。本文基于国家自然科学基金资助项目“热效应下形状记忆合金合金驱动的磁流变传动机理及应用(51175532)”,对环槽式磁流变制动装置的结构及磁路参数进行了设计计算,采用仿真的方法验证设计的合理性,最后通过实验的方法对磁流变液的制动性能进行了研究分析。本文的主要研究工作如下:1)介绍了磁流变液的组成;对磁流变液的制备工艺进行了说明;阐述了磁流变液三大特性,并基于三种本构模型具体分析了外加磁场作用下磁流变液的流动特性。2)分析了圆盘式磁流变制动装置的工作原理,建立了制动力矩分析模型,并基于Bingham模型采用微元法推导出了制动力矩方程;根据制动装置所要满足的制动力矩的要求,进行了结构设计和磁路设计,并通过ANSYS仿真分析验证了设计的合理性。3)分析了圆筒式磁流变制动装置的工作原理,建立了制动力矩分析模型,并基于Bingham模型推导出了制动力矩方程;根据制动装置所要满足的制动力矩的要求,进行了结构设计和磁路设计,并通过ANSYS仿真分析验证了设计的合理性。4)对比分析了圆盘式与圆筒式磁流变制动装置的设计计算结果以及仿真分析结果,结果表明,圆盘式磁流变制动装置的制动性能较好,这是研究环槽式磁流变制动装置的理论基础及意义所在。5)阐述了环槽式磁流变制动装置的工作原理,分析了环槽间隙磁流变液的流动特性,建立了环槽间隙剪切传力模型;推导了制动力矩方程,并分析了磁场强度对制动力矩以及制动时间的影响;对影响制动性能的三大因素进行了定量分析;对环槽式磁流变制动装置的结构尺寸以及磁路进行了设计计算,根据计算结果对其进行了仿真分析,验证了设计的合理性。6)通过实验测试了磁场强度与制动力矩的关系,对实测值与理论值进行了比较,从而验证了制动力矩方程的正确性。通过实验得到了磁场强度、温度、剪应变率与剪切应力的关系,并对实验结果进行了具体分析。
[Abstract]:As a new type of intelligent material, the rheological properties of magnetorheological fluid (MRF) under the action of external magnetic field will change rapidly, showing controllable yield strength, and this change is reversible. The controllable magneto-rheological effect of magnetorheological fluid (MRF) has attracted great attention of scholars at home and abroad, and a great deal of research has been done on MRF materials and their applications. Based on the project supported by the National Natural Science Foundation of China, "the mechanism and application of magneto-rheological drive driven by shape memory alloy under thermal effect" (51175532), the structure and magnetic circuit parameters of ring slot type magneto-rheological braking device are designed and calculated. The simulation method is used to verify the rationality of the design. Finally, the braking performance of the MRF is studied and analyzed by the experimental method. The main research work of this paper is as follows: (1) the composition of the magnetorheological fluid is introduced; the preparation process of the MRF is described; and the three main characteristics of the MRF are described. Based on three constitutive models, the flow characteristics of magnetorheological fluid under the action of external magnetic field are analyzed in detail. 2) the working principle of disk magneto-rheological braking device is analyzed, and the braking moment analysis model is established. Based on the Bingham model, the braking moment equation is derived by using the differential element method, and the structure design and magnetic circuit design are carried out according to the braking torque requirements of the brake device. The rationality of the design is verified by ANSYS simulation. 3) the working principle of the cylinder MRF is analyzed, the braking torque analysis model is established, and the braking torque equation is derived based on the Bingham model. According to the requirements of braking torque, the structure design and magnetic circuit design are carried out. The rationality of the design is verified by ANSYS simulation. 4) the results of design calculation and simulation analysis of disk type and cylinder type magnetorheological brake device are compared and analyzed. The results show that the disc type magnetic rheological braking device has better braking performance. This is the theoretical basis and significance of the ring groove magnetorheological braking device (5. 5) the working principle of the ring slot magnetorheological braking device is expounded, the flow characteristics of the ring groove clearance magnetorheological fluid is analyzed, and the shear force transfer model of the ring groove clearance is established. The equation of braking moment is deduced, the influence of magnetic field intensity on braking moment and braking time is analyzed, and the three factors affecting braking performance are analyzed quantitatively. The structure size and magnetic circuit of the ring slot type magneto-rheological braking device are designed and calculated. According to the results of the calculation, the rationality of the design is verified. 6) the relationship between the magnetic field intensity and the braking moment is tested through experiments. The measured value is compared with the theoretical value, which verifies the correctness of the braking moment equation. The relationship between magnetic field strength, temperature, shear strain rate and shear stress is obtained by experiments, and the experimental results are analyzed in detail.
【学位授予单位】:重庆理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TB381

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本文编号:2101793

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