磁流變技術
磁流變技術是一種主動減振控制的前沿技術,利用磁流變流體
在磁場作用下剪切屈服應力發生變化的特點,從而達到主動減
振控制的目的。
工作原理和模式
  • 磁流變效應
    在未施加磁場時,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,此時懸浮液的黏度近似為常數。當施以外加磁場時,顆粒被磁化而產生磁力,在磁場的作用下相互吸引,形成平行于外加磁場方向上的鏈狀或柱狀結構。在去除外加磁場后,磁鏈結構迅速崩塌而重新恢復至各向同性的牛頓流體狀態。這種固化的磁鏈結構使磁場下的磁流變流體呈現出類似固體的力學特性,并突出表現為屈服行為。為使磁場下的磁流變流體發生流動,微觀上需克服磁鏈結構中顆粒間的吸引力(即剪斷或破壞磁鏈結構),宏觀上表現為外加作用力需達到一個最小的剪切應力值——剪切屈服應力。
  • 技術特點
    ? 磁場下的流體特性類似Bingham材料(剪切應力=粘度 x 剪切速率+屈服剪切應力)τ = τ(H) + ηγ
    ? 屈服剪切應力大小由磁場控制,粘度不受磁場影響
    ? 幾乎瞬間響應(0.1~0.2ms),連續變量阻力調,控制范圍寬
    ? 機械結構簡單,無明顯磨損與沉淀
    ? 能耗低,工作溫度范圍廣
  • 常用工作模式
    1)在流動模式(閥門式)下,磁流變液位于兩個相對靜止的極板之間,由于裝置中的壓力差而使磁流變液流動,該壓力差為由磁場引起的屈服應力分量和與磁場無關的粘性分量之和。

    2)在剪切模式下,磁流變液位于兩個相對運動的極板之間產生剪切阻力,該阻力為由磁場引起的屈服力分量與粘性分量之和。
應用領域
  • 汽車減震(汽車電磁懸掛)
    電磁懸掛(Magnetic Ride Control)是利用磁流變流體的電磁反應的新型獨立懸掛系統,可針對路面情況在1毫秒時間內作出反應,抑制振動,保持車身穩定,增加輪胎與地面的接觸,減少輪胎反彈,控制車輛的重心轉移和前傾后仰程度,還可在車輛急轉彎或做閃躲動作時很好地控制車身搖擺。

    底盤減震系統

    電動車轉向系統

    發動機減震

  • 建筑(海上平臺減震)
    海上平臺處于海洋環境極其復雜惡劣,不僅經常承受風、浪、流、海冰沖擊,還受到地震等作用的威脅,平臺柔度不斷加強。海洋平臺的振動控制技術可以有效地解決這一問題。應用磁流變阻尼器進行主動或半主動控制所需能量少,控制效果好,成為磁流變阻尼器非常有價值的應用方向。

    橋梁阻尼器

    房屋抗震

    海上平臺減震

  • 航空軍工(飛機起落架)

    磁流變技術在飛機起落架中的應用主要體現在減震和限位系統方面,以提高飛機起落過程中的穩定性、安全性和乘客舒適度。磁流變阻尼器可以根據實時的工況條件調節其阻尼特性。在飛機起落過程中,磁流變阻尼器可以根據起落架所受的力和振動情況實時調整阻尼力,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的震動和沖擊,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起落架運動過程中提供準確的限位控制。通過改變磁場強度,磁流變限位器可以實現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計范圍,保護機身和地面設施的完整性。

    直升機主軸減震

    垂直起降飛機起落架

    大飛機客艙平臺減震

  • 醫療(假肢)
    磁流變假肢通過利用磁流變材料的特性,能夠根據用戶的意愿和運動信號進行實時調節,模擬人體的自然運動。磁流變假肢的工作原理是通過將磁流變液體集成到假肢的關節和活動部分。當外加磁場作用于磁流變液體時,液體的粘度會發生可逆改變,從而實現對假肢的控制和調節。通過改變磁場的強度和方向,可以精確地控制關節的運動范圍、速度和阻尼,使假肢能夠更好地適應用戶的運動需求。


    假肢

    遠程手術傳感器

    擔架

    輪椅

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