Časová odezva magnetoreologické kapaliny ve smykovém módu

Abstract

Magnetoreologické (MR) kapaliny jsou suspenze nejčastěji olejů a prášku karbonylového železa. Při vystavení vnějšímu magnetickému poli dochází ke změně zdánlivé viskozity směsi, čehož se využívá např. v automobilním průmyslu. Od změny magnetického pole po změnu viskozity uplyne časový úsek, tzv. časová odezva, který v moderních MR zařízeních nemůže být opomíjen. Časové odezvy rozlišujeme zejména dle zátěžného módu, kdy ve smykovém módu hovoříme o reologické časové odezvě. Tento druh odezvy stejně jako makroskopické chování MR kapalin bude ovlivněn jejím zatížením a složením. Tyto ovlivňující parametry jsou v diplomové práci vyšetřeny, což bylo umožněno zkonstruováním jedinečného reometru s minimální odezvou hardwaru a vyvinutím nové metodiky měření a vyhodnocování. Jako hlavní řídící parametr reologické časové odezvy se jeví Masonovo číslo udávající poměr vnitřních sil v kapalině. Naměřená data při vyšších hodnotách Masonova čísla korespondují s numerickým modelem, avšak u nízkých hodnot byl zjištěn zásadní rozdíl způsobený nejspíše rozdílným mechanismem rozvoje smykového napětí v MR kapalině než předpokládá model. Po dalším vyšetření numerického modelu dle našich experimentálních dat bude možné predikovat chování jakékoliv MR kapaliny v jakémkoliv MR zařízení, což může výrazně zlepšit např. bezpečnost automobilní dopravy.

Magnetorheological fluids (MRF) are suspensions of (commonly) oils and carbonyl iron powder. Under magnetic field, apparent viscosity of suspension changes in short time. This so-called response time can’t be neglected in modern MR devices. Multiple response times are distinguished based on load mode. Rheological response time (MRF under shear rate) will be affected by load and composition of MRF. In this thesis, these influencing parameters are investigated, which was allowed by developing rheometer with minimal hardware response time and methodology. Gained data shows, that most affecting parameter is ratio of inner forces, described e.g., Mason number. Model of Mason number was verified for larger values, but in lower values, significant difference was observed (probably caused by different shear stress mechanism in MRF). After other investigation and clarification of model, precise prediction of MRF and MR devices behaviour will be possible, which can lead to improving their function and e.g., road safety.