SiO_(2)/聚乙二醇200/碳纳米管剪切增稠液浸渍芳纶织物及其复合材料防刺性能

为优化高性能织物的防刺性能,采用SiO 2和不同长径比的多壁碳纳米管(MWCNTs)制备多相剪切增稠液(MSTFs),研究MWCNTs的长径比与添加量对剪切增稠液流变性能的影响及MSTFs芳纶复合织物的防刺性能。之后将MSTFs复合织物与碳化硅/聚氨酯(SiC/TPU)涂层织物叠层制备双层防刺复合材料,探究叠层顺序对层合复合材料抗穿刺性能的影响。结果得出:长径比较大的碳纳米管对提高剪切增稠液(STF)的增稠效果更优;随着碳纳米管含量的增加,剪切增稠效果逐渐增强。实验结果表明:MSTFs(0.4%MWCNTs-A)浸渍芳纶织物的最大穿刺载荷较纯STF浸渍芳纶织物提高154.33%;不同叠层结构中以剪切增稠液浸渍织物为面层、SiC/TPU涂层织物为背层的双层复合织物表现出更优的防刺性能。

磁场辅助剪切增稠流体抛光硬质合金刀片的仿真与实验研究

为了提高硬质合金刀片磨削后的表面质量,提出了一种用于硬质合金刀片抛光的新方法——磁场辅助剪切增稠流体抛光。介绍了该抛光方法的基本原理,配制抛光液并进行流变特性的测试与分析,基于流变测试结果,获得了抛光液的优化配制方案。通过ANSYS FLUENT模块获得不同放置方式下工件表面的流场状态,分析在不同抛光速度与磁感应强度下工件表面的动压力与剪切应力分布情况,确定了工件的放置方式和加工参数。建立抛光实验平台,通过抛光实验探究了抛光速度、磁感应强度等工艺参数对表面粗糙度与材料去除率的影响规律。实验结果表明:刀片表面粗糙度Ra随着抛光速度的增大而降低,但磁感应强度对表面粗糙度影响不明显;工件表面抛光液的剪切应力和速度的乘积与材料去除率成正相关性。通过优化抛光工艺参数(工件竖直放置、抛光速度100 r/min、磁感应强度30 mT),可以获得刀片表面粗糙度Ra=15 nm的超精密加工表面,以及11.1μm/h的高材料去除率。

剪切增稠液体流变特性研究进展

剪切增稠液(STFs)作为智能材料的一种,在施加剪切应力或提高剪切速率条件下表观黏度显著增加,可增大几倍至几十倍。实验室常见的STFs通常以无机氧化物作为分散相,乙二醇或聚乙二醇作为连续相,与部分添加剂混合制作而成。作为一种能快速感应外部刺激并做出响应的材料,STFs可在施加冲击后的毫秒级时间内,由液体向固体进行转变。STFs具有响应迅速、出力大、反复可逆等优点,但流变效应的不稳定性和剪切增稠作用机理研究的滞后仍阻碍着其在现代工业中的广泛应用。重点对STFs的最新理论模型、流变特性、流变特性影响因素等进行综述,为后续研究奠定基础。

新型磁流变-剪切增稠阻尼器的力学模型及试验研究

针对阻尼器的主被动控制特性的需求,利用磁流变剪切增稠协同效应的流变机理,提出并设计磁流变-剪切增稠阻尼器。试验制备磁流变-剪切增稠流体,测试其流变特性,并基于Cross模型与LM算法建立其表观黏度模型。通过磁场磁路的仿真优化,设计并研制新型双出杆磁流变-剪切增稠阻尼器。结合上述研究,建立该阻尼器的力学模型,并对其阻尼力进行动态性能测试。测试结果表明,阻尼器在110 mT磁场的主动控制下,提升34.3%阻尼力峰值;随着振荡频率增加,可以提升至少64.2%的阻尼力。同时,验证了阻尼特性力学模型预测的有效性,最大误差为8.9%。

剪切增稠抛光加工Si_3N_4陶瓷的试验研究

基于剪切增稠抛光（STP）的加工原理分析 Si3 N4陶瓷超精密加工的控制策略，考察所制备的含有立方氮化硼（CBN）磨粒的剪切增稠抛光液的流变行为，分析工件抛光前后表面形貌变化及表层应力状态，研究其抛光特性．结果表明：抛光液具有可逆的剪切增稠与稀化效应，可达到 STP 加工工艺用抛光液的要求；改变磨粒粒径，可以控制 Si3 N4加工效率与表面质量，且材料去除量和表面粗糙度的理论值能够反映试验值的变化；STP 加工Si3 N4为持续微切削的“柔性抛光”，初期为脆性剪切、粘着磨损去除，后期为塑性去除；当磨粒粒径达到纳米级时，表层应力状态由初始残余拉应力变为压应力，说明 STP 不仅能高效去除原有表面损伤层而且新引入的损伤小；随着抛光时间的延长，去除量先快速增大而后趋缓；抛光90 min 后，去除率由初期的5．00～2．40μm ／h 降至3．24～2．04μm ／h，表面粗糙度 Ra由108．9～111．1 nm 降至22．0～10．7 nm；抛光150min 后，Ra可降至9．6～7．2 nm，实现了 Si3 N4陶瓷粗抛后的精密抛光．

纳米SiO_2-聚乙二醇分散体系的分散性及流变行为研究

为了减轻个体防刺装甲质量、增加其穿着舒适性,人们尝试将具有剪切增稠作用的剪切增稠液体(STF)用于改性防护织物.理想的STF取决于流体的分散性与流变行为.本文选用市售国产纳米SiO2、聚乙二醇(PEG)及硅烷偶联剂A1120,采用球磨方法配制分散体系,通过考察球磨时间、分散剂用量等因素考察该体系的分散性和流变性.流体的分散性与流变行为影响因素实验结果表明:延长球磨时间和增加分散剂含量,可有效防止纳米SiO2团聚,提高其分散性;当分散剂含量较低时,随着球磨时间延长、分散剂含量增加、分散相含量增加,纳米SiO2-聚乙二醇分散体系都具有明显的先剪切变稀后剪切增稠的效果;而当分散剂含量过大时,体系则是先剪切增稠后剪切变稀.

智能磁-率控式阻尼器的设计与仿真

为了解决建筑结构振动的问题,基于磁流变-剪切增稠材料设计一种智能磁-率控式阻尼器;通过对阻尼器的阻尼力模型进行研究,结合磁流变-剪切增稠材料的磁流变特性和剪切增稠特性,设计智能磁-率控式阻尼器的结构形式和磁路结构。结果表明:主、副缸筒内填充磁流变-剪切增稠液具有磁敏和率敏双重特性;主活塞采用双层活塞杆实现永磁磁场可调,无需外部能源,以适应高频冲击荷载;副活塞采用励磁线圈实现阻尼连续可变,以适应不同振动激励频率的环境;通过建立智能磁-率控式阻尼器的力学模型,确定了设计阻尼器的参数;从智能磁-率控式阻尼器的力学模型得到的理论结果与有限元仿真的结果基本一致,表明阻尼器的设计是可行和合理的。

齿轮齿廓抛光方法研究进展

齿轮是现代机械传动系统中运用最为广泛的传动件,齿轮齿廓的精度和表面质量对齿轮传动的精度、平稳性、可靠性和噪声影响巨大。齿轮的加工过程通常要经历初切齿—热处理—初磨—精磨等工艺过程,然而,经磨削加工后齿廓仍然存在磨削横纹、表面粗糙度难以进一步降低、表面粗糙度沿齿廓分布不均匀等问题。目前,齿轮经磨削后进行齿廓抛光是解决上述问题的有效途径之一。为此,将现有主要齿轮齿廓抛光方法归纳为齿廓电化学机械抛光、齿廓磨料流抛光、齿廓磁流变抛光以及齿廓剪切增稠抛光等4大类。详细阐述了当前主要齿轮齿廓抛光方法的加工原理;列举了各种加工方法的加工实例;从加工的适应范围、加工效率、抛光后的齿廓表面粗糙度的改善率以及对加工设备的要求等方面归纳了各个加工方法的技术优势和存在的问题。结果表明,使用其他辅助能场(如超声、激光、磁场等)与传统抛光方法复合以实现高效、高精度、高表面一致性齿廓抛光将是未来的主要研究方向。