[發(fā)明專利]巨電流變體剪切強(qiáng)度測試裝置及其測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310031966.7
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103115851A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚鎖奎;紀(jì)松;趙紅;董旭峰;郭紅燕;張廣明;齊民
• 申請（專利權(quán)）人: 中國兵器工業(yè)第五二研究所
• 主分類號: G01N11/10
• 分類號: G01N11/10
• 代理公司: 寧波誠源專利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛(wèi);景豐強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種剪切強(qiáng)度測試裝置，尤其涉及一種巨電流變體剪切強(qiáng)度測試裝置，本發(fā)明還涉及一種巨電流變體剪切強(qiáng)度測試方法。

背景技術(shù)

巨電流變體是由可極化的介電微粒分散于基液中形成的一種懸浮液，在電場的作用下其粘度、剪切強(qiáng)度、流變行為等可隨電場的變化瞬間發(fā)生可逆、可控轉(zhuǎn)變,當(dāng)加載電場時，其粘度、剪切強(qiáng)度等性能瞬時發(fā)生變化，由易流動的低粘度流體變?yōu)椴煌ざ攘黧w、難流動粘彈性體或不流動的高粘度固體。當(dāng)電場撤去后，它又可以在毫秒時間或更小時間內(nèi)恢復(fù)到它的初始狀態(tài)——流體狀態(tài)，而且所需能量很小，能從自身表層或外部獲取關(guān)于環(huán)境條件的變化信息，并進(jìn)行判斷、處理和做出響應(yīng)，適時改變自身結(jié)構(gòu)與阻尼功能并使其很好地與外界協(xié)調(diào)，具有自適應(yīng)智能調(diào)節(jié)功能。這種可逆、可控的連續(xù)變化特性，以及良好的電控行為，在國防裝備、交通工具、液壓設(shè)備、機(jī)械制造業(yè)、傳感器技術(shù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

自適應(yīng)智能電流變體阻尼減振器集機(jī)械、智能傳感控制和智能材料結(jié)構(gòu)等先進(jìn)技術(shù)于一體，充分發(fā)揮巨電流變體的固有特性，通過在阻尼器等裝置上設(shè)置一個可調(diào)節(jié)的電壓發(fā)生調(diào)節(jié)裝置,通過改變電場的強(qiáng)度來調(diào)整電場中的電流變體的粘度,從而調(diào)節(jié)阻尼力,可極大簡化部件結(jié)構(gòu)，使部件重量大幅減輕；可以制備出構(gòu)造簡單、工藝易行的新型電流變體阻尼減振、隔振器。而且阻尼減振、隔振器靈敏度高、噪聲小、壽命長、成本低；可與計算機(jī)、傳感探測、智能控制等相結(jié)合根據(jù)器件的運(yùn)動特性和服役環(huán)境狀態(tài)來瞬間匹配和調(diào)節(jié)電流變體的黏度，控制阻尼力、以最快的速度和最短的時間回復(fù)到平衡的狀態(tài)。

巨電流變體減振器和隔振器主要利用充填在其中的巨電流變體，在電場作用下，表觀粘度的變化，阻尼特性顯著而迅速變化這一效應(yīng)，使它們的阻尼力或阻尼系數(shù)可以無級調(diào)節(jié)，來達(dá)到阻尼可控的目的。同時巨電流變體阻尼器具有的響應(yīng)快速，很容易達(dá)到毫秒級的水平；結(jié)構(gòu)簡單；工作時，功耗小、無噪音等優(yōu)點，是實現(xiàn)智能化振動控制的新一代高性能裝置。

電流變效應(yīng)是由于電場對于微粒的極化作用而產(chǎn)生的.在電場作用下，微粒的正負(fù)電荷分離，正電荷移向微粒最靠近負(fù)電極的一側(cè)，而負(fù)電荷則移向微粒最靠近正電荷的一側(cè)，微粒排列成鏈狀結(jié)構(gòu)，從一個電極延伸到另一個電極，而在沒有形成微粒鏈的間隙處，微粒之間相互吸引而構(gòu)成纖維狀排列。當(dāng)鏈條受到剪切作用時，微粒被拉開，由于電荷仍在相互吸引，從而產(chǎn)生剪切應(yīng)力。外加電場越高，這種電荷之間的吸引力越強(qiáng)，故剪切應(yīng)力越大。然而一直以來電流變體的抗剪切強(qiáng)度較低，需要加載較高的外場電壓，穩(wěn)定性不高,使其應(yīng)用范圍受到很大限制，嚴(yán)重阻礙了巨電流變體的發(fā)展。2003年開發(fā)的巨電流變體，使其剪切強(qiáng)度超過100kPa，這一突破性進(jìn)展向人們展示出巨電流變體的巨大應(yīng)用價值，在國內(nèi)外激發(fā)起從巨電流變體材料到巨電流變體阻尼器等結(jié)構(gòu)研究的熱潮。

盡管理論上巨電流變體有巨大的應(yīng)用潛力，但實際應(yīng)用不多。其主要原因在于目前幾乎所有的巨電流變體都無法同時滿足高的綜合力學(xué)性能、良好溫度和懸浮穩(wěn)定性等的應(yīng)用需求。針對阻尼設(shè)備等特殊需求的巨電流變體特性研究及其器件結(jié)構(gòu)設(shè)計、以及按照器件特性需求的材料、結(jié)構(gòu)、器件、控制一體化設(shè)計更為缺乏。

巨電流變體的發(fā)現(xiàn)向人們展示出電流變體的巨大應(yīng)用價值，在電流變體的應(yīng)用方面，世界各國特別是發(fā)達(dá)國家均先后投入巨資開發(fā)了多種電流變體器件，一些西方國家的國防及工業(yè)部門投入數(shù)以億計的資金，進(jìn)行電流變材料及其阻尼器件的研究。美國“聯(lián)邦科學(xué)工程和技術(shù)協(xié)調(diào)會”將電流變體的研究列為一個重要領(lǐng)域，美國能源部“關(guān)于電流變體研究需求估量的最終報告”中指出，“電流變體有潛力成為電氣--轉(zhuǎn)換中能源效率最高的一種，而且價格合理、結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)快速、經(jīng)久耐用以及可變的動態(tài)范圍，這些特性是任何其它電氣--轉(zhuǎn)換方法都無法做到的”。