磁流變材料抗沉降裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁流變材料抗沉降裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁流變材料作為新型的智能材料，主要是由微米級鐵磁性顆粒均勻分布于特定溶 劑或基體中所形成的懸浮狀混合物，當(dāng)無外加磁場時，磁流變液表現(xiàn)為流動性能良好的液 體，與普通牛頓流體相似，其表觀粘度很小，當(dāng)外加強磁場作用時可產(chǎn)生磁流變效應(yīng)，即磁 流變材料的表觀粘度可在毫秒級內(nèi)增加幾個數(shù)量級，呈現(xiàn)類固體的力學(xué)性質(zhì)，且磁流變材 料的屈服剪切應(yīng)力與粘度隨磁場發(fā)生可逆變化。這是因為當(dāng)磁流變液處于強磁場作用下 時，其懸浮磁性顆粒被感應(yīng)為強磁性，形成了一個個的"小磁鐵"，這些微米級的"小磁鐵"自 身具有正負(fù)磁極，由于同性磁極相互排斥，異性磁極相互吸引的作用，在磁極之間形成"鏈" 狀的橋，使其在瞬間由液體變?yōu)轲ば灶惞腆w。磁流變液自1948年由美國人Rabinow首次報 道以來，進入飛速發(fā)展階段，尤其自上世紀(jì)九十年代第五屆電磁流變液國際會議以來，磁流 變液的研宄掀起了新的高潮，磁流變材料家族也不斷的擴展，由最初的磁流變液，發(fā)展到由 粘性脂類作為基體材料的磁流變脂，再由彈塑性體作為基體材料的磁流變彈塑體，磁流變 月父泥等等。
[0003] 然而，磁流變材料在沒有磁場的作用下，其中的磁性顆粒的密度往往大于基體磁 療的密度，因此，磁性顆粒會漸漸沉降，而一旦磁性顆粒沉降聚集在一起，就失去了其在磁 場中會發(fā)生磁流變效應(yīng)的特性，也就失去了磁流變材料的應(yīng)用價值，因此，為了阻止抵抗磁 流變材料的沉降，目前的主要措施是給磁流變材料里添加一些抗團聚成分，或者化學(xué)處理 的方法等來阻止沉降，而這種方法極大的破壞了磁流變材料的基本成分和功能，而且必須 得現(xiàn)用現(xiàn)配，避免提早配好磁流變材料后，由于擱置時間過長而導(dǎo)致其發(fā)生沉降而影響磁 流變材料的使用壽命和磁流變效應(yīng)；另外，由于不同的磁流變材料具有不同的沉降速率，在 實際應(yīng)用中，只有能夠清楚地掌握每種磁流變材料的沉降速率，才能夠更好地在實際工程 當(dāng)中去應(yīng)用；而目前，沒有一種設(shè)備能夠達到這些目的，因此，就需要開發(fā)一種不但能夠?qū)?磁流變材料的性能進行測試、而且能夠抵抗其沉降的設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種不但能夠?qū)Υ帕髯儾?料的性能進行測試、而且能夠預(yù)防阻止其沉降的磁流變材料抗沉降裝置及方法。
[0005] 一種磁流變材料抗沉降裝置，包括用于將裝有磁流變材料的試管垂直固定的試管 支架，在試管支架的上方設(shè)置有磁場發(fā)生裝置；
[0006] 所述磁場發(fā)生裝置包括：由電工純鐵制成的圓筒，圍繞該圓筒的外圍套有環(huán)形的 線圈架，在該線圈架上纏繞有若干線圈；
[0007] 在試管支架上還垂直固定有用于測量試管內(nèi)磁流變材料沉降高度變化的滑動標(biāo) 尺。
[0008] 進一步地，如上所述的磁流變材料抗沉降裝置，所述試管支架上放置有4個試管， 所述4個試管前后左右各均布一個，并且4個試管所在的位置在同一個圓周上，且該圓周的 圓心與圓筒的圓心重合。
[0009] 進一步地，如上所述的磁流變材料抗沉降裝置，所述試管支架包括：磁場發(fā)生裝置 定位板、4個等長度的定距撐桿、試管夾板，所述4個定距撐桿將磁場發(fā)生裝置定位板水平 支撐固定，所述由電工純鐵制成的圓筒安裝在磁場發(fā)生裝置定位板上方，所述試管夾板設(shè) 置在磁場發(fā)生裝置定位板的下方。
[0010] 進一步地，如上所述的磁流變材料抗沉降裝置，所述管夾板包括交叉成十字型的 縱夾板和橫夾板，在每個夾板上設(shè)置有一個用于鑲嵌試管的凹槽，4個凹槽的中心位置在一 個圓的圓周上，且該圓周與所述圓筒的圓周重合。
[0011] 進一步地，如上所述的磁流變材料抗沉降裝置，所述圓筒可拆卸地安裝在磁場發(fā) 生裝置定位板上。
[0012] 進一步地，如上所述的磁流變材料抗沉降裝置，在所述試管支架的下方設(shè)置有底 座，在該底座內(nèi)設(shè)置有用于調(diào)節(jié)線圈電流大小的直流調(diào)流電源。
[0013] 進一步地，如上所述的磁流變材料抗沉降裝置，所述線圈依次相鄰并列地從內(nèi)到 外、從下到上地繞接在線圈架上，且每層線圈之間采用絕緣紙隔開，在線圈的最外圈同樣包 覆有絕緣紙。
[0014] 一種磁流變材料抗沉降方法，包括以下步驟：
[0015] (1)、將裝有磁流變材料的試管垂直固定在試管支架上，然后給線圈通電，使試管 置于由圍繞在線圈架上的線圈和由電工純鐵制成的圓筒構(gòu)成的磁場中；
[0016] (2)、通過直流調(diào)流電源改變線圈電流的大小，使試管中的磁流變材料處于任意 可調(diào)的磁場中；磁流變材料中磁性顆粒在重力、浮力、粘性力和磁場力作用下，處于懸浮狀 態(tài)；
[0017] (3)、當(dāng)試管內(nèi)的磁流變材料隨著時間推移而發(fā)生沉降后，通過滑動標(biāo)尺測量不同 磁場強度下，試管內(nèi)磁流變材料分界面的沉降速率。
[0018] 有益效果：
[0019] 1、通過本發(fā)明的磁流變材料抗沉降裝置可以測量出不同磁場強度下，磁流變材料 的沉降率；
[0020] 2、通過測量磁流變材料的沉降率，可以控制磁流變材料處于一個臨界的磁場中， 使磁流變材料一直處于懸浮狀態(tài)而避免沉降，也即起到了抗沉降的作用，從而避免了目前 需要現(xiàn)用現(xiàn)配的狀況，提高了工業(yè)應(yīng)用效率；
[0021] 3、通過測量磁流變材料的沉降率，可以調(diào)整磁流變材料在實際應(yīng)用中的磁場大 小，從而阻止了磁流變材料發(fā)生沉降，近而延長了磁流變材料在實際應(yīng)用中的服役期限。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明磁流變材料抗沉降裝置剖面圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明試管夾板截面圖；
[0024] 圖3為磁流變材料沉降率測試演示圖。
【具體實施方式】
[0025] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清 楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0026] 圖1為本發(fā)明磁流變材料抗沉降裝置剖面圖，如圖1所示，本發(fā)明提供的磁流變材 料抗沉降裝置包括：試管支架、所述試管支架上垂直固定有試管1，所述試管內(nèi)裝有磁流變 材料，在試管支架的上方設(shè)置有磁場發(fā)生裝置；所述磁場發(fā)生裝置包括：由電工純鐵制成 的圓筒5,圍繞該圓筒5的外圍套有環(huán)形的線圈架3,在該線圈架3上纏繞有若干線圈4 ;在 試管支架上還垂直固定有用于測量試管1內(nèi)磁流變材料沉降高度變化的滑動標(biāo)尺6。
【主權(quán)項】
1. 一種磁流變材料抗沉降裝置，其特征在于，包括用于將裝有磁流變材料的試管（I) 垂直固定的試管支架，在試管支架的上方設(shè)置有磁場發(fā)生裝置； 所述磁場發(fā)生裝置包括：由電工純鐵制成的圓筒（5)，圍繞該圓筒（5)的外圍套有環(huán)形 的線圈架（3)，在該線圈架（3)上纏繞有若干線圈（4); 在試管支架上還垂直固定有用于測量試管（1)內(nèi)磁流變材料沉降高度變化的滑動標(biāo) 尺（6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變材料抗沉降裝置，其特征在于，所述試管支架上放置 有4個試管（1)，所述4個試管（1)前后左右各均布一個，并且4個試管（1)所在的位置在 同一個圓周上，且該圓周的圓心與圓筒（5)的圓心重合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁流變材料抗沉降裝置，其特征在于，所述試管支架包括：磁 場發(fā)生裝置定位板（21)、4個等長度的定距撐桿（23)、試管夾板（22)，所述4個定距撐桿 (23)將磁場發(fā)生裝置定位板（21)水平支撐固定，所述由電工純鐵制成的圓筒（5)安裝在 磁場發(fā)生裝置定位板（21)上方，所述試管夾板（22)設(shè)置在磁場發(fā)生裝置定位板（21)的下 方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁流變材料抗沉降裝置，其特征在于，所述管夾板（21)包括 交叉成十字型的縱夾板（222)和橫夾板（223)，在每個夾板上設(shè)置有一個用于鑲嵌試管（1) 的凹槽（221)，4個凹槽（221)的中心位置在一個圓的圓周上，且該圓周與所述圓筒（5)的 圓周重合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁流變材料抗沉降裝置，其特征在于，所述圓筒（5)可拆卸地 安裝在磁場發(fā)生裝置定位板（21)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的磁流變材料抗沉降裝置，其特征在于，在所述試管支 架的下方設(shè)置有底座（7)，在該底座（7)內(nèi)設(shè)置有用于調(diào)節(jié)線圈（4)電流大小的直流調(diào)流電 源⑶。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁流變材料抗沉降裝置，其特征在于，所述線圈（4)依次相鄰 并列地從內(nèi)到外、從下到上地繞接在線圈架（3)上，且每層線圈（4)之間采用絕緣紙隔開， 在線圈（4)的最外圈同樣包覆有絕緣紙。
8. -種磁流變材料抗沉降方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 、將裝有磁流變材料的試管垂直固定在試管支架上，然后給線圈通電，使試管置于 由圍繞在線圈架上的線圈和由電工純鐵制成的圓筒構(gòu)成的磁場中； (2) 、通過直流調(diào)流電源改變線圈電流的大小，使試管中的磁流變材料處于任意可調(diào)的 磁場中；磁流變材料中磁性顆粒在重力、浮力、粘性力和磁場力作用下，處于懸浮狀態(tài)； (3) 、當(dāng)試管內(nèi)的磁流變材料隨著時間推移而發(fā)生沉降后，通過滑動標(biāo)尺測量不同磁場 強度下，試管內(nèi)磁流變材料分界面的沉降速率。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種磁流變材料抗沉降裝置及方法，裝置包括用于將裝有磁流變材料的試管垂直固定的試管支架，在試管支架的上方設(shè)置有磁場發(fā)生裝置；所述磁場發(fā)生裝置包括：由電工純鐵制成的圓筒，圍繞該圓筒的外圍套有環(huán)形的線圈架，在該線圈架上纏繞有若干線圈；在試管支架上還垂直固定有用于測量試管內(nèi)磁流變材料沉降分界面高度變化的滑動標(biāo)尺。本發(fā)明不但能夠?qū)Υ帕髯儾牧系某两敌阅苓M行測試、而且能夠抵抗其沉降，大大提高了磁流變材料的使用壽命。
【IPC分類】G01N15-04
【公開號】CN104729964
【申請?zhí)枴緾N201510101330
【發(fā)明人】孫虎, 張會杰, 陳磊, 吳佳琪, 于國軍, 袁君君, 師興旺, 陳正凱
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月7日