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磁流變技術(shù)
磁流變技術(shù)是一種主動(dòng)減振控制的前沿技術(shù),利用磁流變流體
在磁場(chǎng)作用下剪切屈服應(yīng)力發(fā)生變化的特點(diǎn),從而達(dá)到主動(dòng)減
振控制的目的。
工作原理和模式
  • 磁流變效應(yīng)
    在未施加磁場(chǎng)時(shí),所有磁性顆粒均勻分散在載體液中,磁流變流體的流變特性近似牛頓流體,此時(shí)懸浮液的黏度近似為常數(shù)。當(dāng)施以外加磁場(chǎng)時(shí),顆粒被磁化而產(chǎn)生磁力,在磁場(chǎng)的作用下相互吸引,形成平行于外加磁場(chǎng)方向上的鏈狀或柱狀結(jié)構(gòu)。在去除外加磁場(chǎng)后,磁鏈結(jié)構(gòu)迅速崩塌而重新恢復(fù)至各向同性的牛頓流體狀態(tài)。這種固化的磁鏈結(jié)構(gòu)使磁場(chǎng)下的磁流變流體呈現(xiàn)出類(lèi)似固體的力學(xué)特性,并突出表現(xiàn)為屈服行為。為使磁場(chǎng)下的磁流變流體發(fā)生流動(dòng),微觀上需克服磁鏈結(jié)構(gòu)中顆粒間的吸引力(即剪斷或破壞磁鏈結(jié)構(gòu)),宏觀上表現(xiàn)為外加作用力需達(dá)到一個(gè)最小的剪切應(yīng)力值——剪切屈服應(yīng)力。
  • 技術(shù)特點(diǎn)
    ? 磁場(chǎng)下的流體特性類(lèi)似Bingham材料(剪切應(yīng)力=粘度 x 剪切速率+屈服剪切應(yīng)力)τ = τ(H) + ηγ
    ? 屈服剪切應(yīng)力大小由磁場(chǎng)控制,粘度不受磁場(chǎng)影響
    ? 幾乎瞬間響應(yīng)(0.1~0.2ms),連續(xù)變量阻力調(diào),控制范圍寬
    ? 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)明顯磨損與沉淀
    ? 能耗低,工作溫度范圍廣
  • 常用工作模式
    1)在流動(dòng)模式(閥門(mén)式)下,磁流變液位于兩個(gè)相對(duì)靜止的極板之間,由于裝置中的壓力差而使磁流變液流動(dòng),該壓力差為由磁場(chǎng)引起的屈服應(yīng)力分量和與磁場(chǎng)無(wú)關(guān)的粘性分量之和。

    2)在剪切模式下,磁流變液位于兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的極板之間產(chǎn)生剪切阻力,該阻力為由磁場(chǎng)引起的屈服力分量與粘性分量之和。
應(yīng)用領(lǐng)域
  • 汽車(chē)減震(汽車(chē)電磁懸掛)
    電磁懸掛(Magnetic Ride Control)是利用磁流變流體的電磁反應(yīng)的新型獨(dú)立懸掛系統(tǒng),可針對(duì)路面情況在1毫秒時(shí)間內(nèi)作出反應(yīng),抑制振動(dòng),保持車(chē)身穩(wěn)定,增加輪胎與地面的接觸,減少輪胎反彈,控制車(chē)輛的重心轉(zhuǎn)移和前傾后仰程度,還可在車(chē)輛急轉(zhuǎn)彎或做閃躲動(dòng)作時(shí)很好地控制車(chē)身?yè)u擺。

    底盤(pán)減震系統(tǒng)

    電動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

    發(fā)動(dòng)機(jī)減震

  • 建筑(海上平臺(tái)減震)
    海上平臺(tái)處于海洋環(huán)境極其復(fù)雜惡劣,不僅經(jīng)常承受風(fēng)、浪、流、海冰沖擊,還受到地震等作用的威脅,平臺(tái)柔度不斷加強(qiáng)。海洋平臺(tái)的振動(dòng)控制技術(shù)可以有效地解決這一問(wèn)題。應(yīng)用磁流變阻尼器進(jìn)行主動(dòng)或半主動(dòng)控制所需能量少,控制效果好,成為磁流變阻尼器非常有價(jià)值的應(yīng)用方向。

    橋梁阻尼器

    房屋抗震

    海上平臺(tái)減震

  • 航空軍工(飛機(jī)起落架)

    磁流變技術(shù)在飛機(jī)起落架中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在減震和限位系統(tǒng)方面,以提高飛機(jī)起落過(guò)程中的穩(wěn)定性、安全性和乘客舒適度。磁流變阻尼器可以根據(jù)實(shí)時(shí)的工況條件調(diào)節(jié)其阻尼特性。在飛機(jī)起落過(guò)程中,磁流變阻尼器可以根據(jù)起落架所受的力和振動(dòng)情況實(shí)時(shí)調(diào)整阻尼力,以提供更好的減震效果。這有助于降低起落架在地面著陸和起飛時(shí)的震動(dòng)和沖擊,增加乘客和貨物的安全性和舒適度。磁流變限位器可以在飛機(jī)起落架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中提供準(zhǔn)確的限位控制。通過(guò)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度,磁流變限位器可以實(shí)現(xiàn)快速而精確的伸縮控制,確保起落架在正確的位置停止。這有助于防止起落架超出設(shè)計(jì)范圍,保護(hù)機(jī)身和地面設(shè)施的完整性。

    直升機(jī)主軸減震

    垂直起降飛機(jī)起落架

    大飛機(jī)客艙平臺(tái)減震

  • 醫(yī)療(假肢)
    磁流變假肢通過(guò)利用磁流變材料的特性,能夠根據(jù)用戶(hù)的意愿和運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),模擬人體的自然運(yùn)動(dòng)。磁流變假肢的工作原理是通過(guò)將磁流變液體集成到假肢的關(guān)節(jié)和活動(dòng)部分。當(dāng)外加磁場(chǎng)作用于磁流變液體時(shí),液體的粘度會(huì)發(fā)生可逆改變,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)假肢的控制和調(diào)節(jié)。通過(guò)改變磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向,可以精確地控制關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍、速度和阻尼,使假肢能夠更好地適應(yīng)用戶(hù)的運(yùn)動(dòng)需求。


    假肢

    遠(yuǎn)程手術(shù)傳感器

    擔(dān)架

    輪椅