多孔泡沫金属材料电流对阻尼力影响分析

实验中的磁流变液为重庆仪表所的MRF-J01T。分别采用泡沫金属镍和泡沫金属铜两种材料研究多孔泡沫金属材料及电流对阻尼力的影响，基本参数如表10.1 所示，两种材料只有磁导率有所不同，其余参数相同，而且泡沫金属镍的磁导率高于泡沫金属铜的磁导率。

表10.1　泡沫金属材料参数

为了研究多孔泡沫金属磁流变液阻尼器的阻尼力，首先采用流变仪研究了外加磁场强度对不同泡沫金属材料所抽出的磁流变液体积量的影响。电流为1 A 时，被抽出的磁流变液的体积如图10.4 所示。其中图10.4（a）和图10.4（b）分别为采用泡沫金属镍和泡沫金属铜所抽出的磁流变液。由图可知，采用泡沫金属铜比采用泡沫金属镍时抽出的磁流变液多。这与刘旭辉的研究一致。刘旭辉通过研究磁流变液的体积量与剪切转矩的关系发现，从泡沫金属中抽出的磁流变液体积量的大小以及剪切间隙中的磁感应强度是影响多孔泡沫金属执行器转矩的两个重要因素。在电流相同的情况下，在泡沫金属中储存相同体积的磁流变液时，从泡沫金属铜中抽出的磁流变液比从泡沫金属镍中抽出的磁流变液体积大；而对一定体积的磁流变液施加不同电流的磁场强度，采用泡沫金属铜比采用泡沫金属镍的剪切转矩变化较大，即磁场强度是影响多孔泡沫金属执行器剪切阻尼力大小的主要因素。

图10.4　被抽出的磁流变液的体积(www.xing528.com)

图10.5　不同材料和电流对阻尼力的影响

（a）剪切速度2 mm/s；（b）剪切速度4 mm/s；（c）剪切速度6 mm/s；（d）剪切速度8 mm/s

如图10.5 所示为采用不同泡沫金属材料时得到的阻尼力与电流的关系。电流范围较小时，泡沫金属磁流变液阻尼器的阻尼力随着电流的变大增加较快，而电流超过1.5 A 后，阻尼力的增加较小，这主要与磁性颗粒的饱和有关。

同时，对比相同剪切速度、不同材料的两种泡沫金属材料，采用泡沫铜时的阻尼力比采用泡沫镍的阻尼力大。究其原因，主要是因为泡沫镍和泡沫铜的磁导率不同，从而导致采用不同材料的泡沫金属磁流变液阻尼器中剪切间隙的磁感应强度不同，而且从不同泡沫金属中抽出的磁流变液的体积量也不相同。同时，根据图10.4 也表明，从泡沫金属铜中抽出的磁流变液体积量比泡沫镍中的多。