CN107314941A - 双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置及方法 - Google Patents

双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置及方法。测试装置包括计算机、电机、活塞杆、螺栓、上端盖、油封装置、外壳体、磁流变胶、位移传感器、力传感器、下端盖、C形磁轭、电磁线圈。电机与活塞杆连接，靠近活塞杆中间部分位置开有一段螺纹，上端盖、外壳体、下端盖通过螺栓连接形成一个腔室，磁流变胶放置在此腔室并通过油封装置密封，上端盖开有通孔，靠近通孔上端部分开有一段螺纹，并与活塞杆螺纹部分形成螺纹传动副，靠近活塞杆下端位置安装位移传感器和力传感器，将所测数据实时显示在计算机上，并按照测试要求通过计算机控制电机的运动，外壳体固连在C形磁轭间隙，电磁线圈与C形磁轭提供与应变方向垂直的磁场强度。

Description

双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置及方法
技术领域
本发明涉及材料特性测试装置和方法，尤其是涉及双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置及方法。
背景技术
蠕变和应力松弛特性是材料的重要特性，蠕变性是指材料在恒定载荷下(外界载荷不变)的情况下，变形程度随时间增加的现象，蠕变不仅出现在高分子流塑性材料中，而且还出现在金属固体材料中，反映了材料在载荷作用下的流变性质，对于高分子材料而言反映了其内在的粘弹性，另外，蠕变还反映了材料在温度变化下自身的稳定情况；应力松弛是指在维持恒定变形的材料，应力会随时间的增长而减小，对于流动的粘弹性流体而言使速度梯度减少或突然降为零，流体中的应力逐渐降低或者消失的过程，反映了材料内部结构屈服随时间的变化情况，表现出材料粘性应变分量随时间不断增长，使回弹应变分量随时间逐渐降低。
磁流变胶是一种新型磁流变智能材料，其特性介于磁流变液和磁流变弹性体之间，兼有两者的优点，通过改变高分子基质的交联度来控制磁流变胶的零场粘度，进而改善颗粒沉降问题，在外加磁场作用下具有较高的剪切屈服应力，因此具有比磁流变弹性体更高磁流变效应，在振动控制、阻尼器件、离合器件等方面具有广泛的应用前景。
双剪切是指磁流变材料对控制目标进行双面剪切，可以是串联双面剪切也可以是并联双面剪切，串联双面剪切是指对双面剪切进行同时控制，从而具有剪切效果线性加强特性，而并联剪切是指对双面剪切进行独立控制，具有剪切效果非线性加强特性。与单剪切相比，双剪切具有可调控范围宽、环境适应性强的特点。目前没有一套完整的针对双面剪切下材料蠕变和应力松弛特性测试装置，因此本发明提出一种针对磁流变胶在双剪切下其蠕变和应力松弛测试装置及方法。
发明内容
为实现以上所述装置的测试功能，本发明提供结构简单及原理易懂的双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置及方法。
为了有效的实现测试装置以上所述的功能和优点，本发明是按如下方式来实现的：测试装置是由计算机，电机，活塞杆，螺栓，上端盖，油封装置，外壳体，磁流变胶，位移传感器，力传感器，下端盖，C形磁轭，电磁线圈组成。电机与活塞杆连接，靠近活塞杆中间部分开有一段螺纹；上端盖、外壳体、下端盖通过螺栓连接形成一个腔室，磁流变胶放置在此腔室并通过油封装置密封；上端盖开有通孔，靠近通孔上端部分开有一段螺纹，并与活塞杆螺纹部分形成螺纹传动副；靠近活塞杆下端位置安装位移传感器和力传感器，并将所测数据实时显示在计算机上，并按照测试要求通过计算机控制电机的运动；外壳体固连在C形磁轭两端间隙，电磁线圈与C形磁轭提供与应变方向垂直的磁场强度。
本发明所述的双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置及方法的积极效果在于：实现了在双剪切下对磁流变胶材料的蠕变性和应力松弛两种特性的测试，并且可以通过改变流入电磁线圈中的电流大小来控制不同磁场强度下材料的蠕变性和应力松弛特性的测量，通过位移传感器和压力传感器将所测数据实时显示在计算机上，并可以根据不同的测试要求通过计算机对电机进行运动控制。
附图说明
图1为本发明双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置及方法的结构及原理方法简图。
图2为本发明双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置及方法蠕变测试原理方法图。
图3为本发明双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置及方法应力松弛测试原理方法图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。
在图1中，本发明双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置及方法，测试装置是由计算机1、电机2、活塞杆3、螺栓5、上端盖6、油封装置7、外壳体8、磁流变胶9、位移传感器10、力传感器12、下端盖13、C形磁轭14、电磁线圈15组成。电机2与活塞杆3连接，靠近活塞杆3中间部分开有一段螺纹4；上端盖6、外壳体8、下端盖13通过螺栓5连接形成一个腔室，磁流变胶9放置在此腔室并通过油封装置7密封；上端盖6开有通孔，靠近通孔上端部分开有一段螺纹4，并与活塞杆3螺纹4部分形成螺纹传动副；靠近活塞杆3下端位置安装位移传感器10和力传感器12，并将所测数据实时显示在计算机1上，并按照测试要求通过计算机1控制电机2的运动；外壳体8固连在C形磁轭14两端间隙，电磁线圈15与C形磁轭14提供与应变方向垂直的磁场强度11。
测试原理方法：如想要测试铁磁性颗粒的质量分数为85％的磁流变胶9在磁场强度为800mT下应力t＝10kPa的蠕变特性，将铁磁性颗粒的质量分数为85％的磁流变胶9置于密封腔室中，调节电磁线圈15的电流控制磁场强度11为800mT，通过计算机1控制电机2运动使得初始应力值t＝10kPa，由位移传感器10测得位移随时间的变化过程(蠕变过程)，进而在计算机1实时显示。如图2所示，通过计算机1在活塞杆3两侧面加载初始应力t＝10kPa，随后应变随着时间发生改变，最后达到一个稳定值r，如被测物是纯弹性的，加载应力的同时材料发生应变，以后不随时间发生变化，如材料是纯粘性的，初始应变为零，应变随时间发生改变，最后达到稳定；如材料具有粘弹性的，初始具有一个应变，此后该应变随时间发生改变，最后达到稳定。
如想要测试铁磁性颗粒的质量分数为85％的磁流变胶9在磁场强度11为800mT下应变r＝2％的应力松弛特性，将铁磁性颗粒的质量分数为85％的磁流变胶9置于密封腔室中，调节电磁线圈15的电流控制磁场强度11为800mT，通过计算机1控制电机2运动使得初始应变值r＝2％，由力传感器测12得应力随时间的变化过程(应力松弛过程)，进而在计算机1实时显示。如图3所示，通过计算机1控制活塞杆3的初始应变r＝2％，随后应力随着时间发生改变，最后达到一个稳定值t，如被测物是线性聚合物，应力最后消失，如大多数线性聚合物，如被测物是交联聚合物，应力最后达到一个稳定值t，如磁流变胶等组分中含有交联材料的混合物。

Claims (1)

1.双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置及方法，测试装置是由计算机(1)、电机(2)、活塞杆(3)、螺栓(5)、上端盖(6)、油封装置(7)、外壳体(8)、磁流变胶(9)、位移传感器(10)、力传感器(12)、下端盖(13)、C形磁轭(14)、电磁线圈(15)组成；其特征在于：所述电机(2)与活塞杆(3)连接，靠近活塞杆(3)中间部分的位置开有一段螺纹(4)；所述上端盖(6)、外壳体(8)、下端盖(13)通过螺栓(5)连接形成一个腔室，磁流变胶(9)放置在此腔室并通过油封装置(7)密封；所述上端盖(6)开有通孔，靠近通孔上端部分开有一段螺纹4，并与活塞杆(3)螺纹(4)部分形成螺纹传动副；靠近活塞杆(3)下端位置安装位移传感器(10)和力传感器(12)，并将所测数据实时显示在计算机(1)上，并按照测试要求通过计算机(1)控制电机(2)的运动；所述外壳体(8)固连在C形磁轭(14)两端间隙，电磁线圈(15)与C形磁轭(14)提供与应变方向垂直的磁场强度(11)。
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