针对旋转离心机装配后机构存在偏心、预加载时间较长和加载转速限制等问题,提出了磁流变液延期解除保险机构等效旋转试验平台。该平台把旋转问题转化为了单向加载问题,从而实现了等效旋转,能在3ms内完成预加载,可精确加载到极高转速对应的载荷,能够精确测量磁流变液引信延期解除保险时间。等效旋转试验误差分析表明,经修正后等效旋转试验平台的等效误差不大于5%,能够很好地等效弹丸实际旋转时磁流变液的泄流情况。

为计算小口径引信磁流变液保险机构延期解除保险时间,通过分析其工作时的能量损失,建立其延期解除保险时间模型。通过数值模拟分析修正经验局部阻力系数,确定其新的取值范围。对比小口径引信磁流变液保险机构延期解除保险时间的计算值与实验测量值,采用经验公式计算得到的经验局部阻力系数计算时,最小误差为23.32%;采用数值仿真得到的经验局部阻力系数计算时,最大误差为13.47%,误差降低了9.85%。经验局部阻力系数对小口径引信磁流变液保险机构延期解除保险时间计算精度影响较大,需对其进行修正。

针对引信磁流变液解除保险机构贮存后使用的安全性和可靠性问题,提出一种贮存寿命评估方法,并对其进行寿命评估。通过贮存稳定性实验,分析在恶劣环境下存贮对磁流变液的屈服应力和黏度的影响以及对引信磁流变液解除保险机构的性能影响。实验结果表明长时间的高温会导致磁流变液中的铁磁颗粒沉降团聚,说明高温可加速引信磁流变液解除保险机构失效;通过建立贮存寿命加速模型,提出适用于引信磁流变液解除保险机构贮存寿命的评估方法;采用这种评估方法对引信磁流变液解除保险机构在正常贮存条件下的可靠贮存寿命进行评估。评估结果表明:引信磁流变液解除保险机构的可靠贮存寿命为15.2 a,具有较好的贮存性能,满足引信的可靠性和安全性要求。

为了实现磁流变缓冲器多维灵活可调的阻尼输出,设计多阶并联式线圈结构的磁流变缓冲器,并以火炮后坐缓冲为研究背景,讨论该新型缓冲器动态特性.利用各线圈可独立加载控制特点,对不同工作线圈、电流组合加载及各线圈延时加载进行冲击试验,分别分析磁流变效应在几何维度、时间维度上的变化对缓冲性能的影响.对比分析并联式磁流变缓冲器的优势.结合后坐缓冲模型及冲击试验结果,分析缓冲器在火炮后坐缓冲的可控性.研究表明:多阶并联式磁流变缓冲器可以通过改变几何维度及时间维度上电流加载实现多变的阻尼特性输出,然而由于缓冲器结构未能优化设计,导致缓冲器的可调系数不高,当最大后坐速度小于2.16m/s时可以实现部分后坐输出理想阻尼力.

将磁流变液技术应用到惯性开关的设计研发中,利用磁流变液粘度和剪切屈服强度的可控性,将磁流变液的工作区域限定在一个特定长方体区域内。磁流变液惯性开关是一个活塞结构,活塞动子为开关的动电极,活塞壳为开关定子电极。开关动子电极在做闭合运动时需要克服磁流变液的粘性力,因此开关动子电极必须具有一定大小的能量才能与定子电极接触,该临界能量值即为开关阈值。该阈值的大小与磁流变液粘度大小有关,因此可以通过改变外部磁场来改变磁流变液的粘度,进而改变磁流变液惯性开关的阈值。阐述了开关的新型结构与机理,并用实验对开关机理进行了论证。实验证明,开关理论模型与实验数据相符。

为了计算和调节磁流变液孔口流量,对流场的区域进行剖分和分析,建立了磁流变液孔口出流数学模型.通过数值模拟的方法,对局部阻力系数进行了修正.通过孔口出流实验,验证了数学模型的精确性,并研究了孔口流量的影响因素.结果表明:该数学模型能够较为精准地计算孔口流量,并且在一定条件下通过改变磁流变液黏度、孔长、孔径和外加压强能有效地调节孔口流量.

以羰基铁粉为磁性颗粒,不同比表面积(150,200,380m^2·g-1)纳米SiO_2粒子为触变剂制备了磁流变液,研究了不同比表面积SiO_2对磁流变液流变特性和沉降稳定性的影响。结果表明:SiO_2的比表面积越大,磁流变液的饱和磁化强度和相对磁导率越大;随着SiO_2比表面积的增大,磁流变液的零场黏度先快速增大后略微减小,剪切应力、屈服应力和沉降稳定性增大;当SiO_2比表面积为380m^2·g-1时,磁流变液表现出优良的可控性。

温升效应是磁流变液阻尼器由实验室走向大规模工程实用化所面临的重大挑战,在长时间连续工作过程中所引发的温升现象会影响阻尼器的力学性能及稳定性.为全面了解磁流变阻尼器在温升效应下的性能变化以及克服输出性能随温度波动的控制方法,分别从磁流变液温度特性、阻尼器温升理论、考虑温度因素的动力学模型和温升补偿控制算法4个方面进行归纳阐述.重点介绍了直线式磁流变阻尼器在温升条件下的研究状况.由磁流变液材料、器件直至系统的角度全面梳理了温度因素对磁流变阻尼器的影响.最后,针对磁流变阻尼器在温升情况下的研究进行总结,并分析其所面临的问题和挑战.

针对小口径弹药引信磁流变液延期解除保险机构通用性的问题,分析了机构结构、磁流变液特性和环境参数对延期时间的综合影响,通过旋转等效实验确定了该机构延期时间的调控能力.在机构结构分析中,分析了孔型、孔径和孔长对延期时间调控的影响,选择孔径作为时间调控参数.在磁流变液特性分析中,基于HerschelBulkey模型,推导了磁流变液黏度表达式,并通过黏-温特性实验,确定了磁流变液泄流时黏度的影响因素.通过旋转等效实验深入研究了在60 000～90 000r/min转速条件下孔径和磁流变液配比对延期时间的调控能力.研究结果表明:在磁流变液配比为7∶1,8∶1,9∶1和0.26～0.30mm孔径条件下,能够更有效地调控延期时间,并且这种机构在60 000～70 000r/min转速条件下有很好的通用性.

介绍了磁流变体的特点和磁流变器件在国外研究和发展状况,并讨论了磁流变阻尼器在火炮反后坐装置上的应用.从材料流变特性和动力学、机械学、电磁学的角度出发,建立了磁流阻尼器的动力学模型,应用该模型可由磁流变阻尼器设计参数得到其动力学特性曲线.