[发明专利]磁流变液再分散性定量测试方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁流变液再分散性定量测试方法及在该方法中所用到的装置，属于磁流变液再分散性定量测试技术领域。

背景技术

磁流变液(MRF)是一种智能材料，在外加磁场作用下，可以从牛顿(Newton)流体迅速、可逆地转变为宾汉(Bingham)塑性固体，这一特性具有极大地工程应用价值，因而引起了业内研究学者们的广泛研究，目前所做研究主要围绕提高磁流变液的性能展开，包括磁流变液的剪切屈服强度、零场粘度、沉降稳定性和再分散性等性能，但对这些性能的评价指标却并不是很完善。

在2013年由中国机械工业联合会提出有关MRF行业标准制定的草案中，对磁流变液性能的评价指标进行了统一。草案对磁流变液的主要性能给出了量化评价指标，并统一了对各性能进行量化评价的测试方法。但是对于磁流变液的再分散性(又称抗团聚性)却没有制定出任何用于量化评价的测试方法，没有统一的测试标准，仅仅对磁流变液再分散性进行定性评价的测试方法作了规定，规定为“将磁流变液装入密闭容器中，在室温环境静置6个月后，用金属或玻璃搅拌棒慢慢搅动磁流变液，根据沉降层的松软程度或再分散的难易程度判别其再分散性”。从该规定可以看出，搅拌磁流变液实际上是人工方式将磁流变液由沉淀状态分散至均匀状态，因此人主观感觉沉降层的松软程度或再分散的难易程度无法量化，只能定性分析，不准确，与磁流变液实际的再分散性存在很大的偏差。可见，目前业界在磁流变液再分散性的定量评价方面存在着很大的缺失。

由此，为了完善MRF行业标准，设计出一种定量测试技术方案来对磁流变液的再分散性进行量化评价，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁流变液再分散性定量测试方法及装置，该定量测试方法和装置可实现对磁流变液再分散性的量化评价，解决了目前业界在磁流变液再分散性量化评价方面的缺失。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种磁流变液再分散性定量测试方法，其特征在于，它包括如下步骤：

1)称量计算出装入烧杯内的待测磁流变液的质量m；

2)使用电机带动搅拌桨对烧杯内的磁流变液进行旋转搅拌；

3)从搅拌起始零时刻起至搅拌结束时刻T为止，实时采集电机的转速和扭矩，其中，在搅拌结束时刻T，磁流变液的转速达到与电机的转速相一致；

4)基于步骤3)中在时间段T内采集的电机转速和扭矩，计算出电机在时间段T内所做的功W以及搅拌结束时刻T时磁流变液的动能E_k；

5)基于公式(W-E_k)/m计算得到用于定量评价的磁流变液再分散性Rd。

所述步骤1)具体包括：

1-1)称量所述烧杯质量m_c；

1-2)将磁流变液装入所述烧杯，室温条件下静置6个月后称量所述烧杯及其内磁流变液的总质量m_a；

1-3)通过公式m＝m_a-m_c计算得到所述烧杯内待测磁流变液的质量m。

在所述步骤2)中：所述烧杯内装入的磁流变液的体积占所述烧杯容量的2/3左右；所述搅拌桨位于磁流变液液面下方大约为磁流变液深度一半的位置处，所述搅拌桨的轴线垂直于磁流变液液面且轴心与所述烧杯横截面圆心重合。

在所述步骤3)中，当所述电机的扭矩变化率ΔM达到扭矩变化率阈值c时，认为磁流变液的转速达到与所述电机的转速相一致。

所述电机的扭矩变化率ΔM经由下式求出：

ΔM=M(t-Δt)-M(t)M(t)]]>

上式中，M(t)为t时刻采集的电机扭矩值，Δt为采集间隔时间。

优选地，所述扭矩变化率阈值c设定为5％。

在所述步骤4)中，所述电机在时间段T内所做的功W由下式求出：