CN114166646A - 宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置及测试方法 - Google Patents
宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置及测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114166646A CN114166646A CN202111419814.5A CN202111419814A CN114166646A CN 114166646 A CN114166646 A CN 114166646A CN 202111419814 A CN202111419814 A CN 202111419814A CN 114166646 A CN114166646 A CN 114166646A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- displacement
- magnetorheological elastomer
- loading
- magnetic field
- magnetorheological
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 121
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 title claims abstract description 121
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 87
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000011120 plywood Substances 0.000 claims 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 abstract 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000002520 smart material Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/14—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by dead weight, e.g. pendulum; generated by springs tension
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0014—Type of force applied
- G01N2203/0016—Tensile or compressive
- G01N2203/0019—Compressive
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/022—Environment of the test
- G01N2203/0236—Other environments
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置及测试方法。该装置包括加磁装置，所述加磁装置包括放置在支撑装置上的铁芯，所述铁芯芯内设有磁流变弹性体以及闭合电磁线圈；所述磁流变弹性体正上方设有为磁流变弹性体施加、传递恒力及能够采集恒力信号的力加载装置，所述力加载装置正上端紧贴有为磁流变弹性体施加及传递恒位移的位移加载装置，所述力加载装置和位移加载装置均架设在支撑装置上；或者所述支撑装置上还包括用于采集磁流变弹性体变形信号的位移传感器。该测试装置能够实现对磁流变弹性体在宽磁场变化范围内进行压缩蠕变和应力松弛的测试，测试方法能够使压缩蠕变和应力松弛特性的测试更加精准。
Description
技术领域
本发明涉及磁流变弹性体的压缩试验技术领域，具体地指一种宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置及测试方法。
背景技术
磁流变弹性体(Magnetorheological elastomer，MRE)是一类典型的磁敏智能材料，是将微米尺度的软磁性颗粒分散在橡胶类弹性体基体内固化而成的聚合物复合材料。由于磁性颗粒之间的磁偶极吸引作用，通过调节外部磁场，可以连续、快速、可逆地改变MRE的力学性能，人们把这种现象称为磁流变效应。MRE这种独特的磁控性能使其在主动减振、缓冲吸能、智能传感和人工肌肉等领域具有广阔的应用前景。
由于MRE材料内高分子聚合物基体的存在，其材料性能具有压缩蠕变和应力松弛等与时间相关的特性。在工作载荷作用下，准确了解磁场作用下MRE的压缩蠕变和应力松弛特性是实现智能控制的前提条件，也是MRE作为智能缓冲和驱动装置的关键科学问题。然而，目前对MRE进行压缩性能测试的加磁装置所能达到的最高磁场远低于可以使材料达到饱和的磁场(饱和磁场约为600mT～800mT)，还未有装置及方法能够实现对MRE在宽磁场(0～900mT)变化范围内进行压缩蠕变和应力松弛等特性的测试。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置及测试方法，实现从零磁场至宽磁场的变化范围内对磁流变弹性体进行压缩蠕变和应力松弛的测试要求。
为实现上述目的，本发明研制出了一种宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置，包括加磁装置，其特别之处在于：所述加磁装置包括放置在支撑装置上的铁芯，所述铁芯芯内设有磁流变弹性体以及能够为磁流变弹性体提供宽磁场的闭合电磁线圈；所述磁流变弹性体正上方设有为磁流变弹性体施加、传递恒力及能够采集恒力信号的力加载装置，所述力加载装置正上端紧贴有为磁流变弹性体施加及传递恒位移的位移加载装置，所述力加载装置和位移加载装置均架设在支撑装置上；或者所述支撑装置上还包括用于采集磁流变弹性体变形信号的位移传感器。
进一步地，所述铁芯包括上铁芯和与上铁芯匹配的下铁芯，所述上铁芯和下铁芯芯内共同设有环状闭合凹槽，所述环状闭合凹槽中设有所述电磁线圈，所述电磁线圈连接有电源；所述下铁芯上表面且位于电磁线圈内部设有水平布置、且贯穿环形闭合凹槽的载物凹槽，所述载物凹槽中央放置所述磁流变弹性体。
更进一步地，所述铁芯呈圆柱状，其中上铁芯沿轴线分为左、右对称两部分，且上铁芯下端距离磁流变弹性体高度为5～10mm。
更进一步地，所述力加载装置包括位于载物凹槽内、且与磁流变弹性体上方正中央对准布置的加载盘，所述加载盘上端连接有用于传递恒力、且穿透上铁芯的变径加载杆，所述变径加载杆与支撑装置连接，且其上端连接有用于采集恒力信号的力传感器，所述力传感器上端连接有用于施加恒力的加载平台，所述力传感器还连接有电脑。
更进一步地，所述变径加载杆对应穿透上铁芯部分的直径小于对应与支撑装置连接部分的直径，所述变径加载杆与加载盘、力传感器之间均通过螺纹连接，所述力传感器与加载平台之间通过螺纹连接。
更进一步地，所述位移加载装置包括与加载平台正上端紧贴、且用于传递恒位移的辅助杆，所述辅助杆上端连接有数显微分头主轴，所述数显微分头主轴上端连接有与其一体的、用于施加恒位移的数显微分头，所述数显微分头与支撑装置连接，所述数显微分头、数显微分头主轴及辅助杆三者主轴位于同一轴线。
更进一步地，所述辅助杆与数显微分头主轴之间通过螺纹连接。
更进一步地，所述支撑装置包括相互平行、且悬空布置的下层板、中层板和上层板，所述下层板、中层板和上层板之间设有贯穿的支柱；所述下层板上表面放置所述铁芯壳，所述中层板内部固定有带滚珠轴承，并通过轴承滚珠连接变径加载杆，从而使变径加载杆能够在轴承内上下移动或左右转动，所述上层板上表面与数显微分头通过螺母固定，或者所述上层板上表面与位移传感器通过螺母固定，所述位移传感器还连接有电脑。
更进一步地，所述支柱与下层板之间通过螺纹连接，与上层板之间通过螺母连接，与中层板之间通过固定环固定。
本发明还发明一种宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
方法1)测试压缩蠕变，
步骤1)，将磁流变弹性体放入载物凹槽，位移传感器安装在上层板上表面，力传感器和位移传感器均连接电脑；
步骤2)，将已知质量砝码放置在加载平台上，则恒力依次通过加载平台、力传感器、变径加载杆、加载盘传递至磁流变弹性体，磁流变弹性体在恒力作用下产生压缩蠕变，加载平台产生竖直向下位移，位移传感器采集到磁流变弹性体在零磁场下的位移信号，并传递至电脑得到位移-时间曲线；
步骤3)，最后将电磁线圈连接电源，磁流变弹性体在磁场作用下发生变形，位移传感器采集到磁流变弹性体在宽磁场及恒力共同作用下的位移信号，并传递至电脑得到位移-时间曲线；
方法2)测试应力松弛，
步骤1)，将磁流变弹性体放入载物凹槽，数显微分头安装在上层板上表面，数显微分头主轴连接数显微分头，辅助杆连接数显微分头主轴并紧贴加载平台正上端，力传感器连接电脑；
步骤2)，转动数显微分头，数显微分头主轴产生竖直向下位移，恒位移通过依次辅助杆、加载平台、力传感器、变径加载杆、加载盘传递至磁流变弹性体，磁流变弹性体在恒位移作用下产生压缩变形，但是随着时间的推移磁流变弹性体会产生应力松弛，力传感器采集到磁流变弹性体在零磁场下的应力松弛信号，并传递至电脑得到应力-时间曲线；
步骤3)，最后将电磁线圈连接电源，磁流变弹性体在磁场作用下发生应力的变化，力传感器采集到磁流变弹性体在宽磁场及恒位移共同作用下的应力松弛信号，并传递至电脑得到应力-时间曲线。
本发明的优点在于：
1.本发明中的加磁装置，由于电磁线圈外部的闭合铁芯的存在，使电磁线圈接通电流后能够产生相较于永磁铁或U形加磁装置更宽范围的可调磁场，并且产生的宽磁场能够随外界电源进行更复杂的变化；
2.本发明将变径加载杆与中层板之间通过带滚珠轴承连接，从而使变径加载杆能够在轴承内上下移动或左右转动，减少变径加载杆与轴承之间的摩擦力，使磁流变弹性体的压缩蠕变和应力松弛特性的测试更加精准；
3.本发明将数显微分头通过螺母固定在支撑装置的上层板上，将数显微分头提供的准确位移依次沿着与数显微分头位于同一轴线上的数显微分头主轴、辅助杆传递至加载平台，再依次通过位于同一轴线上的力传感器、变径加载杆将提供的准确位移传递至加载盘，进而传递至磁流变弹性体。
4.本发明将力加载装置与位移加载装置巧妙地设计在同一支撑架上，简化测试装置结构的同时，也简便了操作流程。
本发明宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置能够实现对磁流变弹性体在宽磁场变化范围内进行压缩蠕变和应力松弛的测试，其测试方法能够使磁流变弹性体的压缩蠕变和应力松弛特性的测试更加精准，本发明与大型机械测试仪器相比较，其结构简单，操作也更加简便。
附图说明
图1是宽磁场下磁流变弹性体的压缩蠕变特性的测试装置结构示意图；
图2是宽磁场下磁流变弹性体的应力松弛特性的测试装置结构示意图；
图3是图1或图2中的加磁装置剖视结构示意图；
图4是磁流变弹性体试样在本发明测试装置下进行压缩蠕变测试所得的位移-时间曲线；
图5是磁流变弹性体试样在本发明测试装置下进行应力松弛测试所得的力-时间曲线；
图中：加磁装置1、支撑装置2、位移传感器3、力加载装置4、位移加载装置5、电源6、电脑7；
加磁装置1包括：铁芯1-1、上铁芯1-11、下铁芯1-12、环状闭合凹槽1-2、电磁线圈1-3、磁流变弹性体1-4、载物凹槽1-5；
支撑装置2包括：支柱2-1、中层板2-2、固定环2-3、上层板2-4、轴承2-5、下层板2-6；
力加载装置4包括：加载平台4-1、力传感器4-2、变径加载杆4-3、加载盘4-4；位移加载装置5包括：数显微分头5-1、数显微分头主轴5-2、辅助杆5-3；
上铁芯1-21下端距离磁流变弹性体1-4高度h。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
如图1～3所示，本宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置，包括加磁装置1，所述加磁装置1包括放置在支撑装置2上的铁芯1-1，所述铁芯1-1芯内设有磁流变弹性体1-4以及能够为磁流变弹性体1-4提供宽磁场的闭合电磁线圈1-3。所述磁流变弹性体1-4正上方设有为磁流变弹性体1-4施加、传递恒力及能够采集恒力信号的力加载装置4，所述力加载装置4正上端紧贴有为磁流变弹性体1-4施加及传递恒位移的位移加载装置5，所述力加载装置4和位移加载装置5均架设在支撑装置2上；或者所述支撑装置2上还包括用于采集磁流变弹性体1-4变形信号的位移传感器3。
所述加磁装置1是固定在支撑装置2上由电磁线圈和闭合铁芯1-1组成的电磁铁，所述铁芯1-1包括上铁芯1-11和与上铁芯1-11匹配的下铁芯1-12，所述上铁芯1-11和下铁芯1-12芯内共同设有环状闭合凹槽1-2，所述环状闭合凹槽1-2中设有所述电磁线圈1-3，所述电磁线圈1-3连接有电源6。所述下铁芯1-12上表面且位于电磁线圈1-3内部设有水平布置、且贯穿环形闭合凹槽1-2的载物凹槽1-5，所述载物凹槽1-5中央放置所述磁流变弹性体1-4。
所述铁芯1-1呈圆柱状，其中上铁芯1-21沿轴线分为左、右对称两部分，且上铁芯1-21下端距离磁流变弹性体1-4高度h为7mm。由于电磁线圈1-3外部的闭合铁芯1-1的存在，其线圈在接通电流6后可产生较宽范围的可调磁场，宽磁场的强度范围为零磁场到饱和磁场。
所述加磁装置1内部留有放置磁流变弹性体1-4的空隙，并通过直流电源6供电产生实验所需的在宽范围连续可调的磁场。相较于永磁铁或U形加磁装置，本发明中的加磁装置产生更宽范围的可调磁场，并且产生的宽磁场能够随外界电源进行更复杂的变化。
所述力加载装置4包括位于载物凹槽1-5内、且与磁流变弹性体1-4上方正中央对准布置的加载盘4-4，所述加载盘4-4上端连接有用于传递恒力、且穿透上铁芯1-11的变径加载杆4-3，所述变径加载杆4-3与支撑装置2连接，且其上端连接有用于采集恒力信号的力传感器4-2，所述力传感器4-2上端连接有用于施加恒力的加载平台4-1，所述力传感器4-2还连接有电脑7。
所述变径加载杆4-3对应穿透上铁芯1-11部分的直径小于对应与支撑装置2连接部分的直径，所述变径加载杆4-3与加载盘4-4、力传感器4-2之间均通过螺纹连接，所述力传感器4-2与加载平台4-1之间通过螺纹连接。
具体地，所述力加载装置4通过在加载平台4-1上放置砝码，通过力传感器4-2、变径加载杆4-3、加载盘4-4将恒力加载到磁流变弹性体1-4上。
所述位移加载装置5包括与加载平台4-1正上端紧贴、且用于传递恒位移的辅助杆5-3，所述辅助杆5-3上端连接有数显微分头主轴5-2，所述数显微分头主轴5-2上端连接有与其一体的、用于施加恒位移的数显微分头5-1，所述数显微分头5-1与支撑装置2连接，所述数显微分头5-1、数显微分头主轴5-2及辅助杆5-3三者主轴位于同一轴线。
所述辅助杆5-3与数显微分头主轴5-2之间通过螺纹连接，所述数显微分头主轴5-2与数显微分头5-1之间通过螺纹连接。
具体地，转动数显微分头5-1，则数显微分头主轴5-2会产生上、下位移，准确提供需求位移。
本发明将数显微分头5-1固定在支撑装置上，将数显微分头5-1提供的准确位移依次沿着与数显微分头5-1位于同一轴线上的数显微分头主轴5-2、辅助杆5-3传递至加载平台4-1，再依次通过位于同一轴线上的力传感器4-2、变径加载杆4-3将提供的准确位移传递至加载盘4-4，进而传递至磁流变弹性体1-4。
所述支撑装置2包括相互平行、且悬空布置的下层板2-6、中层板2-2和上层板2-4，所述下层板2-6、中层板2-2和上层板2-4之间设有贯穿的四个支柱2-1。所述下层板2-6上表面放置所述铁芯1-1，所述中层板2-2内部固定有带滚珠轴承2-5，并通过轴承2-5滚珠连接变径加载杆4-3，从而使变径加载杆4-3能够在轴承2-5内上下移动或左右转动，减少变径加载杆4-3与轴承2-5之间的摩擦力，使磁流变弹性体1-4的压缩蠕变和应力松弛特性的测试更加精准。所述上层板2-4上表面与数显微分头5-1通过螺母固定，或者所述上层板2-4上表面与位移传感器3通过螺母固定，所述位移传感器3还连接有电脑7。具体地，位移传感器3为激光位移传感器。
所述支柱2-1与下层板2-6之间通过螺纹连接，与上层板2-4之间通过螺母连接，与中层板2-2之间通过八个固定环2-3固定。
根据上述的宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
方法1)测试压缩蠕变，
步骤1)，将磁流变弹性体1-4试样放入载物凹槽1-5，位移传感器3安装在上层板2-4上表面，力传感器4-2和位移传感器3均连接电脑7。
步骤2)，将已知质量砝码放置在加载平台4-1上，则恒力依次通过加载平台4-1、力传感器4-2、变径加载杆4-3、加载盘4-4传递至磁流变弹性体1-4试样，磁流变弹性体1-4试样在恒力作用下产生压缩蠕变，加载平台4-1产生竖直向下位移，位移传感器3采集到磁流变弹性体1-4在零磁场下的位移信号，并传递至电脑7，得到磁流变弹性体1-4试样在零磁场条件下经受恒力作用的位移-时间曲线，见图4。
步骤3)，最后将电磁线圈1-3连接电源6，磁流变弹性体1-4在磁场作用下发生变形，位移传感器3采集到磁流变弹性体1-4在宽磁场及恒力共同作用下的位移信号，并传递至电脑7，得到磁流变弹性体1-4试样在宽磁场条件下经受恒力作用的位移-时间曲线，见图4。
从图4中可以看出，磁流变弹性体1-4试样具有明显的蠕变现象，位移随着时间在缓慢的变大，在70s左右达到平衡。施加磁场后，磁流变弹性体1-4试样的位移小于零磁场时的位移，并且也有明显的蠕变现象。因此本装置可以测出磁流变弹性体1-4试样在无磁和宽磁场条件下的位移-时间曲线。
方法2)测试应力松弛，
步骤1)，将磁流变弹性体1-4试样放入载物凹槽1-5，数显微分头5-1安装在上层板2-4上表面，数显微分头主轴5-2连接数显微分头5-1，辅助杆5-3连接数显微分头主轴5-2并紧贴加载平台4-1正上端，力传感器4-2连接电脑7。
步骤2)，转动数显微分头5-1，数显微分头主轴5-2产生竖直向下位移，恒位移通过依次辅助杆5-3、加载平台4-1、力传感器4-2、变径加载杆4-3、加载盘4-4传递至磁流变弹性体1-4试样，磁流变弹性体1-4试样在恒位移作用下产生压缩变形，但是随着时间的推移磁流变弹性体1-4试样会产生应力松弛，力传感器4-2采集到磁流变弹性体1-4试样在零磁场下的应力松弛信号，并传递至电脑7，得到磁流变弹性体1-4试样在零磁场条件下经受恒位移作用的应力-时间曲线，见图5。
步骤3)，最后将电磁线圈1-3连接电源6，磁流变弹性体1-4试样在磁场作用下发生应力的变化，力传感器4-2采集到磁流变弹性体1-4在宽磁场及恒位移共同作用下的应力松弛信号，并传递至电脑7，得到磁流变弹性体1-4试样在宽磁场条件下经受恒位移作用的应力-时间曲线，见图5。
从图5中可以看出，磁流变弹性体1-4试样具有明显的应力松弛现象，应力随着时间在缓慢的减小，在70s左右达到平衡。施加磁场后，磁流变弹性体1-4试样的应力大于零磁场时的应力，并且也有明显的力松弛现象。因此本装置可以测出磁流变弹性体1-4试样在无磁和宽磁场条件下的力-时间曲线。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置，包括加磁装置(1)，其特征在于：所述加磁装置(1)包括放置在支撑装置(2)上的铁芯(1-1)，所述铁芯(1-1)芯内设有磁流变弹性体(1-4)以及能够为磁流变弹性体(1-4)提供宽磁场的闭合电磁线圈(1-3)；所述磁流变弹性体(1-4)正上方设有为磁流变弹性体(1-4)施加、传递恒力及能够采集恒力信号的力加载装置(4)，所述力加载装置(4)正上端紧贴有为磁流变弹性体(1-4)施加及传递恒位移的位移加载装置(5)，所述力加载装置(4)和位移加载装置(5)均架设在支撑装置(2)上；或者所述支撑装置(2)上还包括用于采集磁流变弹性体(1-4)变形信号的位移传感器(3)。
2.根据权利要求1所述的宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置，其特征在于：所述铁芯(1-1)包括上铁芯(1-11)和与上铁芯(1-11)匹配的下铁芯(1-12)，所述上铁芯(1-11)和下铁芯(1-12)芯内共同设有环状闭合凹槽(1-2)，所述环状闭合凹槽(1-2)中设有所述电磁线圈(1-3)，所述电磁线圈(1-3)连接有电源(6)；所述下铁芯(1-12)上表面且位于电磁线圈(1-3)内部设有水平布置、且贯穿环形闭合凹槽(1-2)的载物凹槽(1-5)，所述载物凹槽(1-5)中央放置所述磁流变弹性体(1-4)。
3.根据权利要求2所述的宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置，其特征在于：所述铁芯(1-1)呈圆柱状，其中上铁芯(1-21)沿轴线分为左、右对称两部分，且上铁芯(1-21)下端距离磁流变弹性体(1-4)高度h为5～10mm。
4.根据权利要求2或3所述的宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置，其特征在于：所述力加载装置(4)包括位于载物凹槽(1-5)内、且与磁流变弹性体(1-4)上方正中央对准布置的加载盘(4-4)，所述加载盘(4-4)上端连接有用于传递恒力、且穿透上铁芯(1-11)的变径加载杆(4-3)，所述变径加载杆(4-3)与支撑装置(2)连接，且其上端连接有用于采集恒力信号的力传感器(4-2)，所述力传感器(4-2)上端连接有用于施加恒力的加载平台(4-1)，所述力传感器(4-2)还连接有电脑(7)。
5.根据权利要求4所述的宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置，其特征在于：所述变径加载杆(4-3)对应穿透上铁芯(1-11)部分的直径小于对应与支撑装置(2)连接部分的直径，所述变径加载杆(4-3)与加载盘(4-4)、力传感器(4-2)之间均通过螺纹连接，所述力传感器(4-2)与加载平台(4-1)之间通过螺纹连接。
6.根据权利要求4所述的宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置，其特征在于：所述位移加载装置(5)包括与加载平台(4-1)正上端紧贴、且用于传递恒位移的辅助杆(5-3)，所述辅助杆(5-3)上端连接有数显微分头主轴(5-2)，所述数显微分头主轴(5-2)上端连接有与其一体的、用于施加恒位移的数显微分头(5-1)，所述数显微分头(5-1)与支撑装置(2)连接，所述数显微分头(5-1)、数显微分头主轴(5-2)及辅助杆(5-3)三者主轴位于同一轴线。
7.根据权利要求6所述的宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置，其特征在于：所述辅助杆(5-3)与数显微分头主轴(5-2)之间通过螺纹连接。
8.根据权利要求6所述的宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置，其特征在于：所述支撑装置(2)包括相互平行、且悬空布置的下层板(2-6)、中层板(2-2)和上层板(2-4)，所述下层板(2-6)、中层板(2-2)和上层板(2-4)之间设有贯穿的支柱(2-1)；所述下层板(2-6)上表面放置所述铁芯(1-1)，所述中层板(2-2)内部固定有带滚珠轴承(2-5)，并通过轴承(2-5)滚珠连接变径加载杆(4-3)，从而使变径加载杆(4-3)能够在轴承(2-5)内上下移动或左右转动，所述上层板(2-4)上表面与数显微分头(5-1)通过螺母固定，或者所述上层板(2-4)上表面与位移传感器(3)通过螺母固定，所述位移传感器(3)还连接有电脑(7)。
9.根据权利要求8所述的宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置，其特征在于：所述支柱(2-1)与下层板(2-6)之间通过螺纹连接，与上层板(2-4)之间通过螺母连接，与中层板(2-2)之间通过固定环(2-3)固定。
10.一种根据权利要求1～9所述的宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
方法1)测试压缩蠕变，
步骤1)，将磁流变弹性体(1-4)放入载物凹槽(1-5)，位移传感器(3)安装在上层板(2-4)上表面，力传感器(4-2)和位移传感器(3)均连接电脑(7)；
步骤2)，将已知质量砝码放置在加载平台(4-1)上，则恒力依次通过加载平台(4-1)、力传感器(4-2)、变径加载杆(4-3)、加载盘(4-4)传递至磁流变弹性体(1-4)，磁流变弹性体(1-4)在恒力作用下产生压缩蠕变，加载平台(4-1)产生竖直向下位移，位移传感器(3)采集到磁流变弹性体(1-4)在零磁场下的位移信号，并传递至电脑(7)得到位移-时间曲线；
步骤3)，最后将电磁线圈(1-3)连接电源(6)，磁流变弹性体(1-4)在磁场作用下发生变形，位移传感器(3)采集到磁流变弹性体(1-4)在宽磁场及恒力共同作用下的位移信号，并传递至电脑(7)得到位移-时间曲线；
方法2)测试应力松弛，
步骤1)，将磁流变弹性体(1-4)放入载物凹槽(1-5)，数显微分头(5-1)安装在上层板(2-4)上表面，数显微分头主轴(5-2)连接数显微分头(5-1)，辅助杆(5-3)连接数显微分头主轴(5-2)并紧贴加载平台(4-1)正上端，力传感器(4-2)连接电脑(7)；
步骤2)，转动数显微分头(5-1)，数显微分头主轴(5-2)产生竖直向下位移，恒位移通过依次辅助杆(5-3)、加载平台(4-1)、力传感器(4-2)、变径加载杆(4-3)、加载盘(4-4)传递至磁流变弹性体(1-4)，磁流变弹性体(1-4)在恒位移作用下产生压缩变形，但是随着时间的推移磁流变弹性体(1-4)会产生应力松弛，力传感器(4-2)采集到磁流变弹性体(1-4)在零磁场下的应力松弛信号，并传递至电脑(7)得到应力-时间曲线；
步骤3)，最后将电磁线圈(1-3)连接电源(6)，磁流变弹性体(1-4)在磁场作用下发生应力的变化，力传感器(4-2)采集到磁流变弹性体(1-4)在宽磁场及恒位移共同作用下的应力松弛信号，并传递至电脑(7)得到应力-时间曲线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111419814.5A CN114166646B (zh) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置及测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111419814.5A CN114166646B (zh) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置及测试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114166646A true CN114166646A (zh) | 2022-03-11 |
| CN114166646B CN114166646B (zh) | 2024-08-23 |
Family
ID=80481073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111419814.5A Active CN114166646B (zh) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置及测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114166646B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115046842A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-09-13 | 上海大学 | 一种磁场环境下的动态力学分析测试方法 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102879174A (zh) * | 2012-08-30 | 2013-01-16 | 江苏大学 | 磁流变液屈服应力测试方法及其装置 |
| CN103512690A (zh) * | 2012-06-29 | 2014-01-15 | 东南大学常州研究院 | 磁流变液剪切屈服应力测试装置 |
| CN203629966U (zh) * | 2014-01-03 | 2014-06-04 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 一种磁流变弹性体压缩性能测试装置 |
| CN205426756U (zh) * | 2016-03-30 | 2016-08-03 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 蠕变实验装置 |
| CN106124337A (zh) * | 2016-08-08 | 2016-11-16 | 浙江工业大学 | 一种用于橡胶弹性体高温蠕变试验和应力松弛试验的装置 |
| CN206601223U (zh) * | 2017-03-31 | 2017-10-31 | 华东交通大学 | 一种磁流变阻尼器振动性能测试系统 |
| CN107314941A (zh) * | 2017-07-23 | 2017-11-03 | 张广 | 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 |
| CN207181180U (zh) * | 2017-07-23 | 2018-04-03 | 张广 | 双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置 |
| CN108361269A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-08-03 | 湘潭大学 | 一种磁流变弹性体垫圈及其控制装置 |
| CN109827897A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-05-31 | 南京工程学院 | 一种基于杠杆的慢拉伸应力腐蚀实验装置 |
| CN209640090U (zh) * | 2019-03-29 | 2019-11-15 | 济南美特斯测试技术有限公司 | 一种导线的蠕变应力应变试验装置 |
| CN110940586A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-03-31 | 重庆大学 | 磁流变弹性体的响应时间检测装置及检测方法 |
| CN111999021A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-11-27 | 南京航空航天大学 | 动压径向气体轴承箔片静力学性能测试装置及测试方法 |
| CN111999170A (zh) * | 2020-09-27 | 2020-11-27 | 上海应用技术大学 | 一种新型磁流变弹性体法向力测试平台 |
-
2021
- 2021-11-26 CN CN202111419814.5A patent/CN114166646B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103512690A (zh) * | 2012-06-29 | 2014-01-15 | 东南大学常州研究院 | 磁流变液剪切屈服应力测试装置 |
| CN102879174A (zh) * | 2012-08-30 | 2013-01-16 | 江苏大学 | 磁流变液屈服应力测试方法及其装置 |
| CN203629966U (zh) * | 2014-01-03 | 2014-06-04 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 一种磁流变弹性体压缩性能测试装置 |
| CN205426756U (zh) * | 2016-03-30 | 2016-08-03 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 蠕变实验装置 |
| CN106124337A (zh) * | 2016-08-08 | 2016-11-16 | 浙江工业大学 | 一种用于橡胶弹性体高温蠕变试验和应力松弛试验的装置 |
| CN206601223U (zh) * | 2017-03-31 | 2017-10-31 | 华东交通大学 | 一种磁流变阻尼器振动性能测试系统 |
| CN107314941A (zh) * | 2017-07-23 | 2017-11-03 | 张广 | 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 |
| CN207181180U (zh) * | 2017-07-23 | 2018-04-03 | 张广 | 双剪切模式下磁流变胶蠕变及应力松弛特性测试装置 |
| CN108361269A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-08-03 | 湘潭大学 | 一种磁流变弹性体垫圈及其控制装置 |
| CN109827897A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-05-31 | 南京工程学院 | 一种基于杠杆的慢拉伸应力腐蚀实验装置 |
| CN209640090U (zh) * | 2019-03-29 | 2019-11-15 | 济南美特斯测试技术有限公司 | 一种导线的蠕变应力应变试验装置 |
| CN110940586A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-03-31 | 重庆大学 | 磁流变弹性体的响应时间检测装置及检测方法 |
| CN111999021A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-11-27 | 南京航空航天大学 | 动压径向气体轴承箔片静力学性能测试装置及测试方法 |
| CN111999170A (zh) * | 2020-09-27 | 2020-11-27 | 上海应用技术大学 | 一种新型磁流变弹性体法向力测试平台 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YANLIANG QIAO: "A magnetic field- and frequency-dependent dynamic shear modulus model for isotropic silicone rubber-based magnetorheological elastomers", ELSEVIER COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY, vol. 204, pages 1 - 8 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115046842A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-09-13 | 上海大学 | 一种磁场环境下的动态力学分析测试方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114166646B (zh) | 2024-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN208109601U (zh) | 一种室内岩石单轴蠕变试验装置 | |
| US7543506B2 (en) | Electromagnetic rotation and stability apparatus | |
| US20120296577A1 (en) | Magnetoelastic force sensors, transducers, methods, and systems for assessing bending stress | |
| CN201392292Y (zh) | 一种模拟动静荷的试验装置 | |
| CN102866066B (zh) | 一种带轴向载荷控制的旋转弯曲疲劳实验的装置和方法 | |
| CN101532931A (zh) | 一种模拟动静荷的试验方法及其装置 | |
| CN108593270B (zh) | 一种单自由度减振装置测试平台 | |
| CN108007763A (zh) | 一种侧向双轴加载试验装置及方法 | |
| CN114166646A (zh) | 宽磁场下磁流变弹性体的蠕变、松弛特性的测试装置及测试方法 | |
| US5279166A (en) | Self-aligning biaxial load frame | |
| US8573064B2 (en) | Magnetic suspension supporter of direct tension test apparatus | |
| CN110132762A (zh) | 高压伺服真三轴岩爆实验设备 | |
| CN102841129A (zh) | 一种岩土工程模型试验重力场模拟装置及方法 | |
| CN106289996A (zh) | 一种可进行真假三轴试验的装置 | |
| CN111948077A (zh) | 一种高温高压复合微动磨损试验装置 | |
| CN210427198U (zh) | 一种多功能试验平台装置 | |
| CN105758727A (zh) | 一种电动黄土拉伸仪 | |
| CN108387780B (zh) | 可控磁场下磁敏器件的压阻/剪阻性能的测试装置 | |
| Li et al. | Investigation of dynamic properties of isotropic and anisotropic magnetorheological elastomers with a hybrid magnet shear test rig | |
| CN207423672U (zh) | 一种可变加载幅频的耦合振动拉伸试验装置 | |
| CN106053778B (zh) | 一种磁悬浮测头 | |
| CN111896380B (zh) | 一种磁力加载装置和加载方法 | |
| CN107655821A (zh) | 一种低频力学谱仪上改变自由衰减频率的调频平衡装置 | |
| CN209280604U (zh) | 一种基于ct扫描的侧限压缩试验装置 | |
| CN113740150B (zh) | 一种预紧可调的磁流变弹性体剪切动静态力学测试装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |