磁流变抛光技术研究进展

表面质量是精密零部件最重要的性能之一,零件的表面质量主要是由加工过程中不同的工艺参数和方法决定的。传统的磨抛工艺由于作用在工件上的力很大、嵌入的磨料颗粒、对工艺的控制有限等原因很难使表面粗糙度降低到精密零部件的要求精度。磁流变抛光(MRF)提供了一种新型高效的方法使工件加工质量达到预期的精度水平。MRF对工艺控制具有更大的灵活性,并且可以在不破坏表面形貌的情况下完成加工。综述了磁流变抛光液组分对加工效果的影响、材料去除模型的建立和发展、不同的MRF加工方式和未来磁流变抛光技术发展的新方向,最后总结了目前MRF技术存在的问题总结,并提出了MRF技术未来可能的发展方向。

First order sensitivity analysis of magnetorheological fluid damper based on the output damping force

With many features,the magnetorheological fluid( MRF) damper is widely applied in the semiactive vibration control system. And sensitivity analysis is an important method to study the influence weight of various parameters on damping force characteristics. A mathematical model of the output damping force on the MRF damper is established by the mechanism modeling method,a first order output sensitivity equation is deduced and the expression of the first order output sensitivity function is obtained. The first-order sensitivity functions of ten design parameters are solved,and the influence degree of system parameters change on the output force of MRF damper is analyzed by comparing the sensitivity index of the parameters. Two sensitivities of vibration velocity and control current are obtained through experiment to prove the other parameters sensitivity analysis conclusion by analogy verification,which provides guidance for the structure optimization design of MRF damper.

养殖鱼对养殖池内水动力影响的数值模拟

为研究养殖鱼对养殖池流场特性的影响,基于计算流体动力学(CFD)技术建立方形圆弧角单管养殖池及养殖鱼模型,采用多重参考系法(multiple reference frame,MRF)模拟鱼类在固定轨迹下的运动,并分析养殖池内养殖鱼的放养密度、个体体积和空间分布变化对养殖池流场特性的影响。结果表明:在养殖鱼个体体积和空间分布条件一定时,放养密度越大,养殖池内水体平均流速下降越大;在养殖池内养殖鱼放养密度一定时,鱼数量越多(个体体积小)时,鱼类的逆流游动产生的阻流作用越大,养殖池内平均流速下降就越明显;在养殖鱼放养密度、个体体积大小一定的条件下,养殖鱼在养殖池水体中层分布时,养殖池内水体的整体平均流速下降幅度和湍流强度增加幅度最大,养殖鱼在养殖池下层时,对平均流速和湍流强度的影响最小。研究表明,在循环水养殖过程中,应根据养殖池中养殖鱼的放养密度、个体体积和空间分布条件的变化,适时调整养殖池的进水速度,以维持养殖池内适于养殖鱼生存和生长的流场条件。

磁流变液与形状记忆合金复合制动性能研究

针对现有磁流变液制动器使用存在发热严重的缺点,设计一种磁流变液与形状记忆合金复合制动装置,利用装置在制动过程中产生的热量,使形状记忆合金弹簧产生附加的摩擦转矩,提高了装置的制动转矩。阐述该复合制动装置结构和工作原理,进行磁场有限元分析、形状记忆合金弹簧挤压力分析以及复合制动转矩分析。结果表明:磁流变液传递的转矩随电流的增大而增大,形状记忆合金弹簧的摩擦转矩随温度的增加而提高;当线圈电流为3 A、温度达到100℃时,复合制动转矩比单一的磁流变制动转矩提升约31.4%。

环肋导管桨推进性能分析

针对常规螺旋桨或导管螺旋桨旋转时水流漩涡运动引起的船舶推进系统能量损失,本文提出一种环肋状结构的33+Kd5-100导管螺旋桨形式用以回收利用该部分能量。基于计算流体力学理论,对导管螺旋桨内壁后半段构造横剖面为三角形的螺旋状环肋结构采用多分区混合型网格划分方法和移动参考坐标系方法,并对其水动力性能与节能效果进行计算评估。结果表明:环肋导管桨的推力系数和扭矩系数相较于常规导管桨能够获得明显提升;在高进速系数推进时,环肋导管桨在推力系数扭矩系数和效率上均有不同幅度的提高;在低进速系数时其推进性能不如常规导管桨。

光学元件精密加工中的磁流变抛光技术工艺参数

为了充分掌握磁流变抛光中磁场强度、浸入深度、抛光轮转速、磁流变液水分含量等工艺参数对抛光结果的影响规律,以期提高元件的面形精度和表面的质量,在研究了磁流变抛光材料的去除数学模型的基础上,结合实验室的PKC100-P1型抛光设备,对上述的关键工艺参数分别进行了研究,设置了一系列的实验参数,进行了详细的实验探索,分析了单因素条件下材料的去除量以及元件表面质量同关键工艺参数的内在联系,得出了相应影响关系曲线。从关系曲线表明:工艺参数对抛光斑的去除效率以及被加工元件表面质量存在着明显的影响规律,掌握这些影响关系就能用于分析和优化磁流变加工的结果,为高精度光学表面的加工提供可靠的保障,同时实验的结果也很好地验证了磁流变抛光材料去除理论的正确性。

磁流变光整加工技术研究进展

介绍了近年来磁流变光整加工(MRF)技术的研究状况及最新进展,对磁流变光整加工机理研究、加工机床与相关装置的开发、加工工艺试验研究、加工算法与模型研究、磁流变液流体开发与应用等五个方面进行了详细的综述与分析。最后探讨了磁流变光整加工中的关键技术与存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。

高精度光学表面磁流变修形

系统研究了确定性磁流变抛光高精度光学表面的关键技术及应用。介绍了自行研制的KDMRF-1000F磁流变抛光机床及其基本工作原理,给出了抛光过程中建立材料去除模型的两种方法和如何根据驻留时间完成路经规划的过程。采用KDMRF-1000F磁流变抛光机床和KDMRW-1水基磁流变抛光液对直径80mm的K4材料平面反射镜和直径145mm的K9材料球面反射镜进行修形实验。实验显示,样件一面形收敛到PV值55.3nm,RMS值5.5nm;样件二面形收敛到PV值40.5nm,RMS值5nm;样件的表面粗糙度均有显著改善。结果表明,磁流变修形技术具有高精度、高效率、高表面质量的特点。

磁流变液材料的研究进展和应用前景

从材料的角度较为全面地综述了国内外磁流变液的研究状况, 评述了国内外对磁流变材料的主要研究热点, 内容涉及磁流变液的流变机理、性能以及磁性粒子、载液和添加剂等组成对磁流变液性能的影响, 并展望了其应用前景。

热压多晶氟化镁的磁流变抛光研究

热压多晶氟化镁是一种被广泛应用的红外光学材料。磁流变抛光因其抛光效率高、磨头无磨损、可实现确定性加工等优点而日益成为倍受瞩目的超精密光整加工技术。在利用传统抛光方法得到热压多晶氟化镁的抛光特性的基础上配制了适用于该材料的磁流变抛光液。通过抛光实验证明,与传统抛光方法相比,采用磁流变抛光方法对热压多晶氟化镁进行抛光,可以得到较好抛光表面质量,并且抛光的效率也大大提高。

磁流变液流变特性的数值模拟分析

建立了微观颗粒的动力学模型,提出了相应的算法,模拟了二维状态下颗粒成链及其剪切流动过程,表明剪切过程中存在旧链断裂和新链形成,得到了流动时磁流变液的剪切应力,并模拟了高剪切速率下微结构的演变过程,发现新链形成速度小于旧链断裂速度,出现了剪应力下降现象。

一种推进式螺旋桨无人机滑流效应影响研究

针对推进式高空长航时螺旋桨无人机布局,应用基于多参考系模型的数值模拟方法开展无人机滑流效应气动影响的三维数值模拟研究。研究结果表明多参考系模型的流动现象能够符合真实螺旋桨的前后流动特征,并且可以较好地模拟螺旋桨滑流对飞机气动性能的干扰。起飞状态螺旋桨滑流效应对全机气动特性影响最强,爬升状态影响减弱,巡航状态影响最小。滑流效应影响随着推力增加而增大,相同推力不同桨距条件下滑流效应影响基本相同。起飞状态无人机尾部受到螺旋桨大推力滑流效应影响压差阻力急剧增加,导致全机气动性能下降。

磁流变抛光与磁流变液:原理与研究现状

磁流变抛光液是磁流变抛光的"刀具",是磁流变抛光技术的核心之一。简要介绍了磁流变抛光技术的原理与特点,重点对磁流变抛光液的本征研究工作进行梳理和总结。分别对磁流变抛光液中双相颗粒的分散及表征,零磁场及磁场作用下流变行为与模型,颗粒受力以及磁流变抛光液与工件表面的作用机理等方面进行了分析和总结;重点分析了磁流变抛光液在磁场作用下颗粒的受力情况以及与工件表面物理作用和化学作用的耦合机制。提出了研究磁流变抛光液的三个基础性问题,展望了磁流变抛光液的研究趋势并在此基础上提出了研究路线图,为磁流变抛光液的进一步设计、制备及应用提供参考。

磁流变发动机悬置隔振性能与模糊PID控制

为了改善发动机悬置低频隔振特性,结合磁流变液体的流变特性,该文设计了一种磁流变发动机悬置,推导流动工作模式下液体液阻的表达式,运用键合图理论建立其键合图模型,推导磁流变悬置动刚度和阻尼角的表达式,应用Matlab软件编制程序对悬置低频动态特性进行仿真,仿真结果和试验结果基本吻合,证明了建模的准确性;建立了考虑悬架等效刚度和等效阻尼的发动机车架二自由度振动系统的数学模型,通过MATLAB/Simulink仿真模块搭建其仿真模型,并采用模糊PID控制方法对二自由度系统在不同工况下磁流变发动机悬置的隔振特性进行了仿真研究,结果表明磁流变悬置结合模糊PID控制方法能有效地降低车身加速度和传递到车架的力。该文为磁流变悬置的深入研究和发展提供了依据和参考。

致流变体材料的研究及其在军事领域的应用

致流变体是智能材料的一个重要分支 ,其构成有磁流变体 (MR)和电流变体 (ER)。这种材料可以在外加场强 (电场或磁场 )作用下 ,在毫秒级时间内从牛顿流体变为剪切屈服应力较高的粘塑性体 ,且这种转变可控、连续、可逆 ,因此 ,它有着很广阔的应用前景。主要介绍了这种材料的组成、特性和本构关系 。

仿生介入机器人的运动性能

针对弯曲多变的生物管腔,基于腹足动物运动机理,提出一种新型仿生介入机器人.通过理论建模及实验手段,分析管腔内壁表面特性、控制磁流变液固化的磁场强度、管腔蠕动、动压润滑膜减阻效果、直线电机运动方向变化频率对机器人运动性能的影响.结果表明:动压润滑膜能有效减小运动过程中的阻力;管壁内表面特性、控制磁流变液固化的磁场强度是影响机体与管道壁啮合效果的重要因素;直线电机运动方向的变化频率将影响机器人的运动性能;机器人能一定程度顺应管腔的自主或受迫小幅波动;当波动幅度较大时,机器人运动效率将大大降低.

磁流变液技术及应用研究

磁流变液是一种性能奇特的智能流变材料,由于其响应时间快、可控性强、耗能极小、工作温度范围宽等特点,已经成功应用在各种领域,尤其在减振控制方面。耗能量、动力学性能及精确性为下一代产品的三大性能指标,而基于磁流变液结构的产品无疑将成为未来产品的主力军。介绍了磁流变液的组成、特性、工作模式及典型应用(主要在阻尼器、离合器、制动器及柔性夹具方面),指出了磁流变液目前存在的主要问题及发展方向。

磁流变减振车刀模态仿真与实验研究

针对车削加工过程中出现的刀具与工件之间的颤振,设计并研制了一种基于磁流变液挤压工作模式的减振车刀。为研究不同励磁电流下减振车刀的动态特性变化,通过类固体定义的方式在软件中定义磁流变液的参数,利用有限元仿真软件ANSYS Workbench对减振车刀进行了模态仿真分析;通过设计的瞬态激振实验方案对减振车刀进行了模态测试实验。仿真与实验得出减振车刀的前4阶模态值。结果表明,随着励磁电流的增大,各阶模态值均增大,对应的刚度值也增大。

基于AR模型的磁流变减振系统动态性能研究

研制了磁流变减振器及测试系统,建立了系统的动力学自回归AR模型。通过连续系统传递函数与离散系统的时间序列AR模型的对应关系推导出了三阶系统动态响应性能参数计算公式,分析了系统的减振性能和系统的动态响应,得到了系统的最优工况。

磁流变技术在引信安全系统中应用探讨

利用磁流变体智能材料的特性,研究和开发一种新型的引信磁流变体延期解除保险机构,建立了引信磁流变体延期解除保险机构数学模型,进行了理论分析和实验验证,为磁流变体智能材料在引信中应用提供了参考。