2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、作為一種典型的智能材料,電流變液的力學(xué)性能在外加電場(chǎng)下能夠發(fā)生顯著的變化,而且這種變化是快速可逆的。鑒于這種特殊性質(zhì),電流變液在力電耦合裝置中具有廣闊的應(yīng)用前景。因此,電流變液力學(xué)性能變化的機(jī)理分析一直以來(lái)就是電流變液研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在外加電場(chǎng)作用下,電流變顆粒在極板間形成鏈狀結(jié)構(gòu)使電流變液的剪切應(yīng)力和表觀粘度顯著增加。電流變液工作狀態(tài)下的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系是解釋電流變機(jī)理的關(guān)鍵所在。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,電流變顆粒的微觀結(jié)構(gòu)

2、很難直接被觀測(cè)到,因此模擬計(jì)算成為了研究電流變液機(jī)理的重要方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證計(jì)算模型的正確性,用模擬計(jì)算的結(jié)果解釋實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)的現(xiàn)象,是目前電流變液機(jī)理研究常用而有效的手段。本文采用實(shí)驗(yàn)與計(jì)算模擬相結(jié)合的方法全面研究了電流變液在壓縮和剪切時(shí)的力學(xué)性能變化,并探究了其中不同影響因素的作用機(jī)理,具體工作內(nèi)容如下:
  1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)合模擬計(jì)算的方法研究了電流變液在壓縮模式下法向應(yīng)力的變化情況。電流變液在壓縮時(shí)表現(xiàn)出較高的法向應(yīng)力,測(cè)

3、試了壓縮速度對(duì)電流變液法向應(yīng)力的影響。同等條件下壓縮速度越小,電流變液的法向應(yīng)力越大。這是在外加電場(chǎng)作用下電流變液的顆粒與基液分離的現(xiàn)象導(dǎo)致的,壓縮速度越小,顆粒與基液分離的現(xiàn)象越顯著,電流變顆粒的鏈狀結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固,可以承載更大的應(yīng)力。然后基于偶極子模型,提出了電流變液的壓縮模型,將模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了壓縮計(jì)算模型的可靠性。模擬研究了外加電場(chǎng)強(qiáng)度、壓縮應(yīng)變、剪切速率對(duì)電流變液法向應(yīng)力的影響。剪切速率較小時(shí),剪切作用對(duì)電流變

4、液法向應(yīng)力的影響很小;隨著剪切速率的增大,電流變液的法向應(yīng)力在逐漸減小。在剪切作用下電流變液的法向應(yīng)力有振蕩變化的現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的計(jì)算發(fā)現(xiàn)較大的剪切速率下電流變顆粒的微觀結(jié)構(gòu)不斷地破壞與重組是法向應(yīng)力振蕩的原因。
  2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬計(jì)算研究了剪切場(chǎng)中介電損耗對(duì)電流變液力學(xué)性能的影響。采用鍶離子摻雜的方法改變二氧化鈦顆粒的介電損耗性能,測(cè)試了改性后顆粒的介電損耗頻譜圖和電流變液的剪切流變曲線,發(fā)現(xiàn)了介電損耗對(duì)電流變液流變性

5、能的影響。鍶離子摻雜比例的提高降低了電流變顆粒的弛豫頻率,介電損耗增大,電流變液的電流變效率也在逐漸降低。當(dāng)顆粒的弛豫頻率低于100 Hz時(shí),電流變液在一定的剪切速率范圍內(nèi)失去電流變效應(yīng),有效工作范圍減小。模擬研究了介電損耗過(guò)程中的弛豫時(shí)間對(duì)電流變液力學(xué)性能的影響。當(dāng)弛豫時(shí)間超過(guò)0.01 s后,臨界剪切速率降低,電流變有效工作范圍減小,與實(shí)驗(yàn)中的結(jié)論一致。給出了介電損耗對(duì)電流變液影響的機(jī)理解釋?zhuān)谠ヮl率過(guò)大時(shí)顆粒偶極矩方向和顆粒鏈方向不

6、一致,使得顆粒鏈方向顆粒間的相互作用力減弱,甚至由吸引力變?yōu)榕懦饬Γw粒鏈狀結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度降低。
  3.模擬研究了剪切作用下電流變液力學(xué)性能的變化,結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究了不同狀態(tài)下的剪切速率對(duì)電流變液剪切應(yīng)力變化的影響。利用基于偶極子極化理論的計(jì)算模型,研究了體積分?jǐn)?shù)、電場(chǎng)強(qiáng)度和剪切速率對(duì)電流變液力學(xué)性能的影響。然后進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)剪切下的二維模擬和微觀結(jié)構(gòu)的計(jì)算,以此來(lái)解釋剪切速率對(duì)電流變液力學(xué)性能的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了剪切速率對(duì)電流變液剪切應(yīng)

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