CN203629966U - 一种磁流变弹性体压缩性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种磁流变弹性体压缩性能测试装置，包括磁芯、线圈、底盖、导磁缸筒、顶盖、压板、探测孔、出线孔、第一转接头和第二转接头；所述磁芯为柱体结构，设置在所述导磁缸筒内部，所述磁芯下端与底盖上表面紧密连接；所述底盖设置在所述导磁缸筒下端；所述第一转接头设置在所述底盖的下表面；所述内部线圈设置在所述磁芯与导磁缸筒之间；所述顶盖设置在所述导磁缸筒上端，所述磁芯、底盖、导磁缸筒和顶盖共同构成封闭的磁回路；本实用新型结构简单、性能可靠，采用固定的磁极实现了在压缩过程中保持稳定的磁场，处理好了磁场、磁极吸力和位移之间的关系，满足了准确测量磁流变弹性体试件压缩性能的测试需要。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁流变弹性体性能的测试装置，属于测量技术领域。
背景技术
磁流变弹性体是一种新型磁流变材料。它是将微米尺度的铁磁性颗粒掺入到高分子聚合物中，在磁场环境下固化，从而基体内的颗粒具有链或柱状结构。这种材料的弹性模量可随外加磁场强度而变化，因此可以在变刚度器件等方面得到广泛的应用。与普通磁流变液相比，磁流变弹性体不但具有可控性、可逆性、响应迅速等高技术特征，还具有稳定性好等独特的优点。磁流变弹性体可应用于各种工程领域的振动和噪声控制。
磁流变弹性体最重要的性能指标是它的磁控特性，即在外磁场变化时磁流变弹性体的弹性模量的变化情况。磁流变弹性体磁控性能的测试技术是个难点，目前还没有专门针对磁流变弹性体的测试标准和测试设备。磁流变弹性体性能检测所用的设备基本上都是根据试验需要进行专门的设计。
磁流变弹性体的工作模式分为剪切式和压缩式两种。其中以压缩式的工作模式下的磁控性能的测试最为困难。这是因为现有磁流变弹性体压缩性能测试装置中，下，上下两个磁极之间的相对位移是变化的（通常是上磁极随压头一起运动）。而当两个磁极变化时，磁极间的磁场强度和两个磁极间的吸力也都是变化的。并且根据磁场强度与磁极距离的关系可知，磁场强度与两个磁极间距的倒数成正比，也就是磁极间微小的变化就会引起磁场强度和磁极吸力在很大范围内的波动。在测试磁流变弹性体磁控性能时，需要测得弹性体的位移和弹性反力在磁场变化时的关系。由于磁场强度和磁极间吸力的大幅度变化，使得所测到的弹性反力很难和磁极间的吸力进行有效分离，同时也难以确定不同位移下的磁感应强度。
经过检索后发现，在此之前，有关磁流变弹性体性能测试的专门测试装置在国内还没有专利出现，只是在一些期刊文献当中提到了磁流变弹性体性能测试的一两种装置，如下面所列：
1.王宇飞、何琳等、杨雪，磁流变弹性体的动态压缩性能[J]，高分子材料科学与工程，2011,27(5)：182-185
2.张先舟，磁流变弹性体的研制及其机理研究[D]，中国科学技术大学，2005，6
3. Marke Kallio，The elastic and damping properties of magnetorheological elastomers，2005
文献1和文献3中，采用相同的测试原理和相近的测试设备来测量磁流变弹性体的压缩性能，其原理和结构与前述测试原理相同，都没有解决好磁场、磁极吸力和位移之间的关系，难以准确测量磁流变弹性体压缩性能。文献2中设计了用于测试磁流变弹性体剪切性能的测试装置，无法满足压缩性能测试的需要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述技术问题提出一种能够处理好磁场、磁极吸力和位移之间的关系，准确测量磁流变弹性体性能的设计合理、结构简单的磁流变弹性体压缩性能测试装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种磁流变弹性体压缩性能测试装置，包括磁芯、线圈、底盖、导磁缸筒、顶盖、压板、探测孔、出线孔、第一转接头和第二转接头；
所述磁芯为柱体结构，设置在所述导磁缸筒内部，所述磁芯下端与底盖上表面紧密连接；
所述底盖设置在所述导磁缸筒下端，与所述导磁缸筒紧密连接，连接处应保证具有一定的接触面积；
所述第一转接头设置在所述底盖的下表面，所述第一转接头用于连接万能材料试验机的测试平台；
所述导磁缸筒侧壁上开设有探测孔和出线孔，所述探测孔用于将高斯计探头伸入到装置内部的磁场区域测量磁感应强度，所述探测孔的位置与试件测试区等高；
所述出线孔用于将内部线圈的导线引出；所述内部线圈设置在所述磁芯与导磁缸筒之间，所述内部线圈产生测试所需的稳定磁场，通过改变输入电流的大小产生测试所需的不同的稳定磁场；
所述顶盖设置在所述导磁缸筒上端，所述顶盖在所述探测孔的位置开设有通孔，所述顶盖上开设有中心孔，用于穿过压板的立柱；所述磁芯、底盖、导磁缸筒和顶盖共同构成封闭的磁回路；
所述压板为一块平板，所述平板上设置有立柱，所述压板采用不导磁的高强度材料制造；所述压板设置在所述顶盖与磁芯之间，所述立柱穿过所述顶盖上的圆孔；磁流变弹性体试件放置在所述压板与磁芯之间，即所述压板与磁芯之间为试件测试区；
所述第二转接头与所述压板的立柱上端相连接，所述第二转接头用于连接万能材料试验机的上压头。
在本实用新型中，为提高磁路效率，所述磁芯、底盖、导磁缸筒和顶盖采用具有高导磁性能的软磁材料制作。
在本实用新型中，所述磁芯的上端设置有线圈限位挡板，防止内部线圈松弛导致高度增加后阻挡测试探头伸入测试区域。
在本实用新型中，所述出线孔可以设置在所述导磁缸筒、底盖或顶盖的任意位置上，以配合测试的需要。
在本实用新型中，为了增强结构强度，所述磁芯、底盖和第二转接头采用一体结构，或者所述磁芯和底盖采用一体结构，或者所述底盖和第二转接头采用一体结构。
在本实用新型中，所述压板为圆形板或者多边形板。
在本实用新型中，所述磁芯为圆柱体或者多边形柱体。
在本实用新型中，所述探测孔和出线孔为圆形孔、矩形孔或多边形孔。
本实用新型结构简单、性能可靠，采用固定的磁极实现了在压缩过程中保持稳定的磁场，防止了磁极间相对位移的变化导致磁场和磁极吸力的变化，处理好了磁场、磁极吸力和位移之间的关系，并直接通过探测孔测得试件测试区的磁场，提高了测试的准确性，满足了准确测量磁流变弹性体试件压缩性能的测试需要。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为实施例二的结构示意图；
图3为实施例四的结构示意图。
图中：1、磁流变弹性体试件，2、磁芯，3、顶盖，4、探测孔，5、内部线圈，6、底盖，7、第二转接头，8、压板，9、试件测试区，10、出线孔，11、导磁缸筒，12、第一转接头，13、线圈限位挡板。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
如附图所示，实施例一，一种磁流变弹性体压缩性能测试装置，包括磁芯2、内部线圈5、底盖6、导磁缸筒11、顶盖3、压板8、探测孔4、出线孔10、第一转接头12和第二转接头7；磁芯2为圆柱形，设置于导磁缸筒11内部，与底盖6紧密连接；底盖6与磁芯2和导磁缸筒11紧密连接，连接处应保证具有一定的接触面积，底盖6下部设置第一转接头12；导磁缸筒11为与底盖6和顶盖3紧密连接，连接处应保证具有一定的接触面积；导磁缸筒11上开有探测孔4和出线孔10，探测孔4用于将高斯计探头伸入到装置内部的磁场区域测量磁感应强度，探测孔4的位置要求与试件测试区9等高；出线孔10用于将内部线圈5的导线引出，为内部线圈5供电产生磁场；内部线圈5设置在磁芯2和导磁缸筒11之间，内部线圈5采用多股导线绕制而成，内部线圈5通电后产生磁场，通过改变输入电流可以在装置内产生所需的稳定磁场；顶盖3设置在导磁缸筒11的上部，与导磁缸筒11紧密连接，连接处应保证具有一定的接触面积；在顶盖3的中心位置开有圆形孔，用于穿过压板8的立柱；压板8为圆形平板或者多边形平板，并且在上面带有圆形立柱，立柱上端与第二转接头7相连接；压板8材料为不导磁的高强度材料；第一转接头12与底盖6连接，用于将该测试装置与万能材料试验机的测试平台相连接；第二转接头7与压板8的立柱相连接，其上端与万能材料试验机的上压头相连接；磁芯2、底盖6、导磁缸筒11和顶盖3共同构成封闭的磁回路，磁芯2、底盖6、导磁缸筒11和顶盖3均由具有高导磁性能的软磁材料制成，以提高磁路效率，保证测试精度。
实施例二，与实施例一的不同之处在于，为了增强结构强度，减少零部件数量，提高安装精度，磁芯2、底盖6和第二转接头7采用一体结构，或者磁芯2和底盖6采用一体结构，或者底盖6和第二转接头7采用一体结构。
实施例三，与上述实施例的不同之处在于，磁芯2为五边形柱体、六边形柱体或者其他多边形柱体，以得到合适的磁场。
实施例四，与上述实施例的不同之处在于，为了配合测试的需要，出线孔10可以开在导磁缸筒11的任意位置上，或者将出线孔10开在底盖6或顶盖3的任意位置上，同时探测孔4和出线孔10的形状还可以为矩形或其它多边形，以满足测试装置的连线要求。
实施例五，与上述实施例的不同之处在于，磁芯2的上端设置有线圈限位挡板13，防止内部线圈5松弛导致高度增加后阻挡测试探头伸入测试区9域。
本实用新型的通过第一转接头和第二转接头分别连接到万能材料试验机的上压头和测试平台上，磁流变弹性体试件1置于本实用新型的试件测试区9内，压板8底面与测试样件的上表面贴合，万能材料试验机的上压头带动压板8对磁流变弹性体试件1施加压力，通过力传感器和位移传感器测得测试样件的反力和位移之间的对应数据，进而计算得到磁流变弹性体试件1的在不同磁场下的弹性模量。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种磁流变弹性体压缩性能测试装置，其特征在于：包括磁芯、线圈、底盖、导磁缸筒、顶盖、压板、探测孔、出线孔、第一转接头和第二转接头；所述磁芯为柱体结构，设置在所述导磁缸筒内部，所述磁芯下端与底盖上表面紧密连接；所述底盖设置在所述导磁缸筒下端，与所述导磁缸筒紧密连接；所述第一转接头设置在所述底盖的下表面，所述第一转接头用于连接万能材料试验机的测试平台；所述导磁缸筒侧壁上开设有探测孔和出线孔，所述探测孔的位置与试件测试区等高；所述内部线圈设置在所述磁芯与导磁缸筒之间；所述顶盖设置在所述导磁缸筒上端，所述顶盖在所述探测孔的位置开设有通孔，所述顶盖上开设有中心孔；所述压板为一块平板，所述平板上设置有立柱，；所述压板设置在所述顶盖与磁芯之间，所述立柱穿过所述顶盖上的圆孔；磁流变弹性体试件放置在所述压板与磁芯之间，即所述压板与磁芯之间为试件测试区；所述第二转接头与所述压板的立柱上端相连接。
2.如权利要求1所述的一种磁流变弹性体压缩性能测试装置，其特征在于：所述磁芯、底盖、导磁缸筒和顶盖采用具有高导磁性能的软磁材料制作。
3.如权利要求1所述的一种磁流变弹性体压缩性能测试装置，其特征在于：所述磁芯的上端设置有线圈限位挡板。
4.如权利要求1所述的一种磁流变弹性体压缩性能测试装置，其特征在于：所述出线孔可以设置在所述导磁缸筒、底盖或顶盖的任意位置上。
5.如权利要求1所述的一种磁流变弹性体压缩性能测试装置，其特征在于：所述磁芯、底盖和第二转接头采用一体结构，或者所述磁芯和底盖采用一体结构，或者所述底盖和第二转接头采用一体结构。
6.如权利要求1所述的一种磁流变弹性体压缩性能测试装置，其特征在于：所述压板为圆形板或者多边形板。
7.如权利要求1所述的一种磁流变弹性体压缩性能测试装置，其特征在于：所述磁芯为圆柱体或者多边形柱体。
8.如权利要求1所述的一种磁流变弹性体压缩性能测试装置，其特征在于：所述探测孔和出线孔为圆形孔、矩形孔或多边形孔。
9.如权利要求1所述的一种磁流变弹性体压缩性能测试装置，其特征在于：所述压板采用不导磁的高强度材料制造。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140604 |