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电磁场参数对磁流变液特性的影响及优化研究

袁姝  
【摘要】:磁流变液作为一种新型智能材料,近些年来得到了越来越多的关注和应用,是智能材料研究中一个十分活跃的分支。由于磁流变液具有屈服应力高、沉淀稳定性好、零场粘度低、快速响应以及工作温度范围宽等性能特点,其被广泛应用于传动工程、减震器、液压装置、离合器、制动器、密封、抛光装置、柔性夹具等结构中,其应用也已经深入到电子、国防军工、航天航空、能源、冶金机械、化工环保、仪器仪表、医疗卫生等方面。因此,对磁流变液性能及其应用的研究具有十分深远的意义。磁流变液工作性能与所施加的磁场有着密不可分的关系。磁流变液的剪切应力直接影响仪器的工作效率,而磁感应剪切应力取决于磁流变液工作时的磁感应强度。通过对磁场强度进行调节,可以使得磁流变液的粘性和剪切应力等力学性能快速、灵敏、可逆的变化。一旦撤去磁场,磁流变液又变为可以流动的液体,这便是磁流变效应。因此,对于磁流变液电磁场的深入研究,是磁流变液进一步发展以及取得更为广泛应用的一个十分重要的环节。本课题以磁流变液为基础,以自主设计制造的磁流变液测功机为框架,详细探讨研究了加载磁场对磁流变液特性的影响。首先,阐述了磁流变液基本原理以及现阶段磁流变液仪器的加载磁场磁路的各种情况,总结现阶段磁流变液磁路设计的一般方式。对磁流变液测功机结构进行分析,结合磁流变液磁路设计的一般方式,独立设计制造出一种磁流变液磁场加载装置,搭建磁场加载试验台架,通过试验研究不同加载磁场对磁流变液磁感应强度的影响,探究磁流变液磁感应强度与其粘度的关系。以磁流变液磁场加载试验所得数据为基础,结合人工神经网络的相关理论知识,建立了基于Elman神经网络的磁感应强度预测模型,获得磁感应强度预测结果,并对所建立的预测模型的准确性进行了验证。最后,运用所建立的Elman神经网络磁感应强度预测模型,结合磁流变液磁场加载试验所得数据,对自主研发的磁流变液测功机的加载磁场进行预测,得到在整个测功机磁流变液通道圆面上的磁感应强度大小。通过对预测结果的分析,得到磁流变液测功机优化方法。


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