[发明专利]磁流变材料抗沉降装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试设备技术领域，尤其涉及一种磁流变材料抗沉降装置及方法。

背景技术

磁流变材料作为新型的智能材料，主要是由微米级铁磁性颗粒均匀分布于特定溶剂或基体中所形成的悬浮状混合物,当无外加磁场时，磁流变液表现为流动性能良好的液体,与普通牛顿流体相似，其表观粘度很小，当外加强磁场作用时可产生磁流变效应，即磁流变材料的表观粘度可在毫秒级内增加几个数量级，呈现类固体的力学性质，且磁流变材料的屈服剪切应力与粘度随磁场发生可逆变化。这是因为当磁流变液处于强磁场作用下时，其悬浮磁性颗粒被感应为强磁性，形成了一个个的“小磁铁”，这些微米级的“小磁铁”自身具有正负磁极，由于同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引的作用，在磁极之间形成“链”状的桥，使其在瞬间由液体变为黏性类固体。磁流变液自1948年由美国人Rabinow首次报道以来，进入飞速发展阶段，尤其自上世纪九十年代第五届电磁流变液国际会议以来，磁流变液的研究掀起了新的高潮，磁流变材料家族也不断的扩展，由最初的磁流变液，发展到由粘性脂类作为基体材料的磁流变脂，再由弹塑性体作为基体材料的磁流变弹塑体，磁流变胶泥等等。

然而，磁流变材料在没有磁场的作用下，其中的磁性颗粒的密度往往大于基体磁疗的密度，因此，磁性颗粒会渐渐沉降，而一旦磁性颗粒沉降聚集在一起，就失去了其在磁场中会发生磁流变效应的特性，也就失去了磁流变材料的应用价值，因此，为了阻止抵抗磁流变材料的沉降，目前的主要措施是给磁流变材料里添加一些抗团聚成分，或者化学处理的方法等来阻止沉降，而这种方法极大的破坏了磁流变材料的基本成分和功能，而且必须得现用现配，避免提早配好磁流变材料后，由于搁置时间过长而导致其发生沉降而影响磁流变材料的使用寿命和磁流变效应；另外，由于不同的磁流变材料具有不同的沉降速率，在实际应用中，只有能够清楚地掌握每种磁流变材料的沉降速率，才能够更好地在实际工程当中去应用；而目前，没有一种设备能够达到这些目的，因此，就需要开发一种不但能够对磁流变材料的性能进行测试、而且能够抵抗其沉降的设备。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种不但能够对磁流变材料的性能进行测试、而且能够预防阻止其沉降的磁流变材料抗沉降装置及方法。

一种磁流变材料抗沉降装置，包括用于将装有磁流变材料的试管垂直固定的试管支架，在试管支架的上方设置有磁场发生装置；

所述磁场发生装置包括：由电工纯铁制成的圆筒，围绕该圆筒的外围套有环形的线圈架，在该线圈架上缠绕有若干线圈；

在试管支架上还垂直固定有用于测量试管内磁流变材料沉降高度变化的滑动标尺。

进一步地，如上所述的磁流变材料抗沉降装置，所述试管支架上放置有4个试管，所述4个试管前后左右各均布一个，并且4个试管所在的位置在同一个圆周上，且该圆周的圆心与圆筒的圆心重合。

进一步地，如上所述的磁流变材料抗沉降装置，所述试管支架包括：磁场发生装置定位板、4个等长度的定距撑杆、试管夹板，所述4个定距撑杆将磁场发生装置定位板水平支撑固定，所述由电工纯铁制成的圆筒安装在磁场发生装置定位板上方，所述试管夹板设置在磁场发生装置定位板的下方。

进一步地，如上所述的磁流变材料抗沉降装置，所述管夹板包括交叉成十字型的纵夹板和横夹板，在每个夹板上设置有一个用于镶嵌试管的凹槽，4个凹槽的中心位置在一个圆的圆周上，且该圆周与所述圆筒的圆周重合。

进一步地，如上所述的磁流变材料抗沉降装置，所述圆筒可拆卸地安装在磁场发生装置定位板上。

进一步地，如上所述的磁流变材料抗沉降装置，在所述试管支架的下方设置有底座，在该底座内设置有用于调节线圈电流大小的直流调流电源。

进一步地，如上所述的磁流变材料抗沉降装置，所述线圈依次相邻并列地从内到外、从下到上地绕接在线圈架上，且每层线圈之间采用绝缘纸隔开，在线圈的最外圈同样包覆有绝缘纸。

一种磁流变材料抗沉降方法，包括以下步骤：

(1)、将装有磁流变材料的试管垂直固定在试管支架上，然后给线圈通电，使试管置于由围绕在线圈架上的线圈和由电工纯铁制成的圆筒构成的磁场中；

(2)、通过直流调流电源改变线圈电流的大小，使试管中的磁流变材料处于任意可调的磁场中；磁流变材料中磁性颗粒在重力、浮力、粘性力和磁场力作用下，处于悬浮状态；

(3)、当试管内的磁流变材料随着时间推移而发生沉降后，通过滑动标尺测量不同磁场强度下，试管内磁流变材料分界面的沉降速率。