附页：文献综述

圆筒式磁流变液剪切屈服应力测试装置磁路的分析和设计

一、前言

剪切屈服应力是衡量磁流变液在磁场作用下固化强度大小的指标，是磁流变液的主要力学性能参数。剪切屈服应力值直接影响着磁流变液的可调性与磁效应。当施加外磁场时，磁流变液由流动的牛顿流体，瞬间变化为类固体，从而能够提供一定的剪切强度。剪切强度越大，则能够提供的阻尼力就越大，这将有助于磁流变阻尼器发挥其减震（振）作用。因此，准确合理地测量磁流变液的剪切屈服应力对于磁流变液的应用是至关重要的。

二、正文

磁流变液 ( 简称 MRF) 作为一种新颖的智能材料，在零磁场状态下表现为Newton 流体特性; 在外加磁场作用下，可在瞬间 ( 毫秒级) 从流动性良好的液态转变成固态; 其表观黏度可在外加磁场作用下陡然增大几个数量级以至其失去流动性;^[1]随着外加磁场强度连续增加，磁流变液的屈服应力也会随之增加，并且屈服应力可由外加磁场连续控制。磁流变器件因具有结构简单、动作迅速、控制方便等优点，可应用到汽车离合器、制动器和磁流变液阀等^[2]。

永磁体，是一种经外部磁场饱和充磁后，无需外部提供能量而能够长时间提供磁场的一种特殊材料，它是一种重要的磁性功能材料，也被称为硬磁材料^[3]。

正常状态，磁力线从永磁体 N 极发出，受隔磁环作用，沿外圆筒、磁轭穿过回到永磁体 S 极形成回路^[4]。工作状态，随卷筒的转动，外圆筒沿轴向发生移动，从永磁体发出的磁力线垂直穿过磁流变液产生磁流变效应; 随着通过磁流变液的磁力线增加，工作区间内磁场强度变大，磁流变效应增强，产生更大的抗剪切屈服应力，实现制动。回程阶段，可通过转动右侧的手柄，带动外圆筒回到初始位置，实现摩擦盘的分离^[5]。

目前，各国学者对磁流变液做了大量的研究。刘成晔对圆筒式磁流变制动器的内流场模型进行了简化，分析了磁流变效应在未达到饱和状态时的内流场速度分布;^[6]Yang根据永磁体与磁流变液设计了一款安全逃生装置，并通过实验验证了装置的可靠程度;^[7] 张广研究的分以下两点:1.剪切模式下磁流变液层间传力理论计算模型的建立分别利用经典偶极子模型、局部偶极子模型和有限元模型对链中各个铁磁性颗粒受力进行分析计算,并在此基础上分析比较了三种模型,结合本文的实验内容,建立了剪切模式下磁流变液层间传力理论计算模型。2.剪切模式下磁流变液层间传力特性仿真模型的建立及磁场仿真根据本文实验的基本要求,给出仿真的条件,建立磁流变液层间传力特性研究装置的仿真模型,对装置的磁场分布展开仿真分析^[8]。雷阳结合磁路欧姆定律和安培环路定理，针对永磁体和磁流变液，进行了永磁圆筒式磁流变液极限扭矩联轴器设计理论及研究^[9]。在仿真分析过程中分别将探测头放置在磁流变液所在空间的不同位置进行仿真,并对各个位置的磁场分布进行对比分析。^[10]郭源帆以曳引式电梯传动系统作为研究对象,创新地设计了一种适用于电梯的磁流变制动器针对某型号电梯性能参数设计了圆筒转子结构的磁流变制动器,建立了电梯磁流变制动器的制动力矩数学模型,分析了不同参数对制动性能的影响,研制了电梯磁流变制动器样机并用于后续实验验证。^[11]谢磊提出了一种以高黏度线性聚硅氧烷作为载体液的磁流变液，^[12]一定条件下解决了磁流变液的沉降难题，远优于传统磁流变液的长期沉降稳定性^[13]。阚文浩、窦金、田祖织、陈飞、吴向凡结合磁路欧姆定律和安培环路定理探究一种平行圆盘磁流变剪切屈服应力测试仪的磁场特性并在ANSYS软件中对磁路进行了磁场仿真;^[14]然后对该测试仪的磁场均匀性、磁场强度以及测试精度进行了实验分析;仿真结果表明,工作间隙的磁场强度分布基本均匀,且随着励磁电流的增大而增大,当励磁电流为3.0A时,工作区域的磁感应强度可以达到0.9T;实验结果表明,该磁流变剪切屈服应力测试仪能满足磁流变液特性测试的需要^[15]。