磁流变材料与磁流变阻尼器的潜在工程应用.pdf

第25卷第1期机械工程材料Vol.25No.1
2001年1月MaterialsforMechanicalEngineeringJan.2001

磁流变材料与磁流变阻尼器的潜在工程应用

廖昌荣,余淼,陈伟民,黄尚廉
(重庆大学光电工程学院智能结构研究中心,重庆400044)

摘要:磁流变材料由悬浮于载体液中的磁化微粒和稳定剂构成,是一种智能材料,在工程上有
较大的应用前景。简要介绍了磁流变效应的机理及磁流变体的特性,阐述了磁流变器件的工作原
理,归纳了磁流变技术在工程中的一些应用,展望了磁流变技术的应用前景。
关键词:磁流变效应;磁流变体;磁流变器件
中图分类号:TB381文献标识码:A文章编号:1000-3738(2001)01-0031-03
MagnetorheologicalMaterialsandPotentialApplicationof
MagnetorheologicalDampingDevicesinEngineering

LIAOChang-rong,YUMiao,CHENWei-min,HUANGShang-lian
(ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)

Abstract:Magnetorheologyicalfluid,whichconsistofsuspensionsofmagneticparticleandstabilizerina
carryingfluid,areregardedasoneofthemostversatilematerialsavailableforapplicationsinengineering.The
principleofmagnetorheologicaleffect(MRE)andthepropertiesofmagnetorheologicalfluids(MRF)arebriefly
introducedinthispaper.Theworkprinciplesofmagnetorheologicaldampingdevicesareillustratedandsomeap-
plicationofmagnetorheologicaltechniqueinengineeringarepresented.Thefutureofmagnetorheologicaltechnique
isprospected.
Keywords:magnetorheologicaleffect;magnetorheologicalfluid;magnetorheologicaldevice

系,在重力和离心力的作用下容易产生沉降现象,磁
1引言
性微粒由于化学和物理作用易发生凝聚现象。
磁流变效应(magneto-rhelogicaleffect,简称当磁流变体处于外加磁场中,其粘滞系数明显
MRE)是磁流技术的基础,在20世纪40年代Rabi-增加,其主要原因是结构元的变化,在经典理论中,
nowJ首次发现磁流变现象[1]:在外加磁场的作用用磁偶极矩和磁性微粒成链作为结构元来解释磁流
下,某些流体的粘度会迅速发生显著变化,流体的流变效应,Shulman和Kordonskii对磁流变效应作了
动屈服应力增大,从而改变其流变特性,当去掉外加解释[2]:悬浮相是按一定角度定向排列互不影响的
磁场时,流体又灰复到原来的状态,其响应时间仅为粒子剪切流动,当受到外加磁场作用时,悬浮液粘滞
几毫秒,这种现象称为磁流变效应。能产生磁流变效性的增加是由于附加能量被结构元的载流分子介质
应的流体称为磁流变体(magneto-rheologicalfluid所消耗,机械能消耗的程度(磁流变体粘性的增加)
简称MRF),磁流变化由三部份组成:可在磁场中产是由磁流变体的微结构(微粒伸长和定向排列的程
生极化的离散微粒、载体液和稳定剂。可极化微粒是度)、外加磁场强度和剪切率大小等因素所决定。
铁磁性和顺磁性的球形微粒(如铁、镍、钴、铁氧体和磁流变体的流变学特性与诸多因素有关,主要
石榴石等),其直径一般为1～10Lm;载体液要求具是下列几方面:
有良好的温度稳定性、阻燃性和不易产生污染,一般(1)磁流变体的剪应力与饱和磁化强度的关系
[3]
采用硅油、煤油和合成油等;稳定剂的作用是确保磁Carlson等利用偶极子相互作用模型来描述磁
[4]
流变体良好的沉降稳定性和凝聚稳定性,流变体的特性,与Ginder采用有限元方法研究结
因为磁流变体是分散相,直径为微米级的粗分散体果是一致的:最大剪应力与饱和磁化强度的平方成
正比。

收稿日期:1999-12-07;修订日期:2000-02-28(2)磁流变体的屈服应力与磁化率的关系
作者简介:廖昌荣(1964