摩擦对电/磁流变效应影响的机理研究

发布时间：2022-01-09 01:25

　　摩擦现象广泛存在于机械结构中，针对不同需求实现增摩、减磨和摩擦主动控制是机械设计重要的目标之一。基于外场控制摩擦是实现摩擦主动控制的重要途径。电/磁流变智能材料因其强度在外场调控下可实现2⁵个数量级的增强而成为摩擦主动控制的研究热点。研究电/磁流变效应的机理，讨论颗粒结构与强度的关系对电/磁流变器件设计及应用具有重要意义。本文从颗粒间摩擦与润滑的角度对电/磁流变效应的机理进行了研究。首先，根据不同材料的电流变液的剪切流变特性，提出了一种新的结构参数。利用这一结构参数，对不同体积比例的基于沸石/硅油的电流变液在恒定电场、变剪切速率模式下的流变曲线归一化，得到了曲线形式和物理意义与摩擦学中常用的Stribeck曲线具有良好对应关系的归一化曲线。进而借鉴摩擦润滑状态分析了电流变液剪切过程中颗粒结构变化、颗粒-极板的相互作用以及剪切应力的来源。结合电流变液在低剪切速率下的剪切增稠现象，应用特征值分别为10-6、10-4、10-2的结构参数将沸石/硅油基的电流变液颗粒结构随剪切速率增大的演化过程划分为：初始链结构状态、剪切增稠结构状态、过渡结构状态、剪切流挤压结构状态。然后... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 电流变效应的机理与应用
        1.2.1 电流变效应的机理
        1.2.2 电流变效应的应用
    1.3 磁流变效应的机理与应用
        1.3.1 磁流变效应的机理
        1.3.2 磁流变效应的应用
    1.4 基于外场的摩擦控制
        1.4.1 施加电场
        1.4.2 施加磁场
        1.4.3 施加振动
    1.5 课题意义与研究内容
第2章 实验材料与装置
    2.1 本章引言
    2.2 实验材料
        2.2.1 电流变液
        2.2.2 磁流变液
    2.3 测试装置
        2.3.1 电流变测试装置
        2.3.2 磁流变测试装置
    2.4 本章小结
第3章 电流变液剪切流的结构参数
    3.1 本章引言
    3.2 电流变液剪切行为
        3.2.1 剪切流变测试
        3.2.2 剪切性能分析
        3.2.3 结构参数
    3.3 磁流变液的剪切应力与法向力
        3.3.1 磁场对剪切应力与法向力的影响
        3.3.2 剪切强度与法向力的比值
    3.4 本章小结
第4章 磁流变液的粘滑与剪切增稠
    4.1 本章引言
    4.2 磁流变剪切中的粘滑
        4.2.1 低剪切速率的粘滑现象
        4.2.2 剪切屈服区域
        4.2.3 基础液对磁流变液粘滑与剪切强度的影响
    4.3 电/磁流变液的剪切增稠现象
        4.3.1 剪切增稠规律
        4.3.2 磁流变液剪切增稠与粘滑的关系
    4.4 本章小结
第5章 磁控摩擦与声发射信号
    5.1 本章引言
    5.2 磁场下的干摩擦实验
        5.2.1 外加磁场对摩擦副机械性能影响
        5.2.2 外加磁场对摩擦副噪声的影响
        5.2.3 磨痕磨粒分析
    5.3 声发射信号与润滑状态的关系
        5.3.1 实验方法
        5.3.2 声发射信号与摩擦系数的关系
    5.4 磁流变液剪切测试中的声发射信号
        5.4.1 磁流变测试中的声发射信号强度
        5.4.2 磁流变测试中的声发射信号频谱
    5.5 本章小结
第6章 粗糙度对磁流变液剪切行为的影响
    6.1 本章引言
    6.2 不同粗糙度的极板制备与形貌表征
    6.3 粗糙度对剪切强度的影响
    6.4 粗糙度对粘滑现象的影响
        6.4.1 典型粘滑曲线
        6.4.2 粘滑特征的变化
    6.5 本章小结
第7章 基于电/磁流变效应的摩擦主动控制实验研究
    7.1 本章引言
    7.2 基于电流变效应的摩擦主动控制器件
        7.2.1 器件设计
        7.2.2 器件性能测试
    7.3 基于磁流变效应的离合器
        7.3.1 离合器设计
        7.3.2 离合器性能测试
    7.4 本章小结
第8章 结论与展望
    8.1 主要结论
    8.2 主要创新点
    8.3 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]盘式电流变离合器传动性能优化研究[J]. 邱志荣.  长春理工大学学报(自然科学版). 2011(04)
[2]公自转磁流变抛光循环装置及其稳定性[J]. 左巍,张云,冯之敬,辛科,赵广木.  清华大学学报(自然科学版). 2010(07)
[3]ERF减振器的模糊控制系统设计[J]. 何凤琴,张春红.  机电产品开发与创新. 2010(02)
[4]颗粒体积比和磁场强度对磁流变弹性体颗粒结构的影响[J]. 朱绪力,孟永钢,田煜.  清华大学学报(自然科学版). 2010(02)
[5]磁流变抛光消除磨削亚表面损伤层新工艺[J]. 石峰,戴一帆,彭小强,王卓.  光学精密工程. 2010(01)
[6]极板形貌修饰对电流变液/极板界面滑移抑制实验研究[J]. 张敏梁,田煜,蒋继乐,孟永钢,温诗铸.  物理学报. 2009(12)
[7]MgF2红外材料的磁流变抛光性能实验及分析[J]. 左巍,张云,辛科,冯之敬,赵广木.  现代制造工程. 2009(08)
[8]电流变液在车辆减振器中的应用[J]. 沈楚敬.  农业装备与车辆工程. 2008(02)
[9]双电层对水润滑特性影响的实验研究(英文)[J]. 白少先,黄平,孟永钢,温诗铸.  工程设计学报. 2007(03)
[10]外加电场作用下双电层电粘度对水润滑特性的影响[J]. 白少先,孟永钢,温诗铸,黄平.  润滑与密封. 2006(10)



本文编号：3577664