偶极子模型在磁流变液中的使用误差研究.pdfVIP

勋 财 料 !笙箜 塑!兰!堂 偶极子模型在磁流变液中的使用误差研究 田祖 织 ，侯友 夫，王 囡囡 (中国矿业大学 机 电工程学院，江苏 徐州 221008) 摘 要 ： 为了提 高使用偶极子模型分析磁流变液流 用 ，以单链为研究对象，分析使用偶极子模型计算磁流 变性能的准确性，采用偶极子模 型与有 限元模型对 比 变液流变特性的误差范 围，以期为磁流变液颗粒 间相 的方法 ，分析 了偶极子模型的适用范围，计算 了不同体 互作用的精确计算提供理论依据。 积分数磁流变液偶极子模型表面磁场的误差大小，并 2 偶极子模型 进行 了实验验证。研究结果表 明，磁流变液 中软磁性 颗粒主要受其相邻颗粒影响；偶板子模型表面磁场最 偶极子模型可以用均匀磁场作用下的单颗粒模型 大误差为62 ，出现在两颗粒表面距 离最近处，在磁 来表示，如 图1所示 。 流变液体积分数为 6．5％时，偶极子模 型误差最 大值 外加磁场 为 3 ，偶极子模 型成立 ；体积分数 为 2O 时 ，偶极子 — — — — — — — ● 模型误差最大值 达到 19 ，模型 已经失效；外加均 匀 磁场大小对偶极子模型相对误差亦有影响 ，磁场越强， 相对误差越 一J、；实验与有限元分析结果基本一致，证 明 了理论分析 的正确性 。 关键词 ： 偶极子模型 ；磁流变液 ；误差 图1 均匀磁场作用下单颗粒模型 中图分类号 ： TB34 文献标识码：A Fig1A spheresubjectedtoauniform magneticfield 文章编号 ：1001—9731(2011)05～0788—05 外加均匀磁场为 H。，颗粒半径为 R，颗粒磁导率 l 引 言 为 ，周围环境磁导率 (基载液磁导率)为 z，为标量 磁位，颗粒内外磁位分别表示为 ， ，任一点到颗粒 磁流变液 (magnetorheologicalfluids，MRF)是一 中心的距离为r，则对于均匀媒质 ，颗粒 内外磁位分布 种在外加磁场作用下其流变特性发生急剧变化的新型 三 可以表示为 ： 智能材料 ，主要 由悬浮于基载液中的软磁性颗粒和稳 。 定剂构成 。剪切屈服应力是评价其流变性能的主要参 仇一0 r(R暑) ㈣… 数之一[1]，计算剪切屈服应力一种简单的颗粒计算模 式(1)为标量磁位 的拉普拉斯方程 ，其边界条件 型是偶极子模型，即将混合物 中的软磁性颗粒简化为 为： 磁偶极子，通过静磁相互作用计算颗粒 间作用力 的大 r一 0，1— 0 (2) 小。这种模型在颗粒间距较大时是适用的，而在相反 r一 ∞ ，2一一 HorcosO (3) 条件下则会