剪切增稠流体在阻尼孔中的流动数值模拟

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作者 赵航 赵雪峰 +1 位作者 王税堉 张彬 《液压与气动》 北大核心 2025年第9期50-60,共11页

剪切增稠流体是一种智能材料,将剪切增稠流体应用到阻尼器中得到剪切增稠阻尼器。剪切增稠阻尼器在流体流过细小的孔隙或者间隙时,由于速度梯度的存在会受到巨大的阻力,因此,剪切增稠阻尼器在吸能减震方面可发挥巨大作用。通过Fluent仿... 剪切增稠流体是一种智能材料,将剪切增稠流体应用到阻尼器中得到剪切增稠阻尼器。剪切增稠阻尼器在流体流过细小的孔隙或者间隙时,由于速度梯度的存在会受到巨大的阻力,因此,剪切增稠阻尼器在吸能减震方面可发挥巨大作用。通过Fluent仿真,以20%质量分数的纳米二氧化硅-聚乙二醇溶液制成的剪切增稠流体作为剪切增稠阻尼器的工作介质,以剪切增稠流体在阻尼孔中的流动模拟阻尼器的工作过程,制作不同频率下的力-位移滞回曲线,并根据滞回曲线的结果计算剪切增稠阻尼器工作过程中阻力所做的功,分析其吸能效果。由结果得知:在低频工作环境下(f≤2 Hz),力-位移曲线图中显示出较好的对称性,阻尼器缩回过程与伸出过程中所消耗的能量几乎相等;但是,随着频率的上升(f>2 Hz),力-位移曲线对称性变差,阻尼器缩回过程与伸出过程中所消耗的能量出现较大的差异。 展开更多

关键词 剪切增稠流体 力学特性 吸能 数值模拟

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剪切增稠流体增强尼龙纤维织物的防刺性能 被引量：8

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作者 刘炜 杨金龙 +2 位作者 肖蒙 董英鸽 胡胜亮 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S4期632-634,643,共4页

研究了SiO2/PEG剪切增稠流体对尼龙纤维织物防刺性能的影响。研究结果表明,固相体积分数为10%的SiO2/PEG 400分散体系,具有典型的剪切增稠特性。经过SiO2/PEG 400剪切增稠流体处理的复合防刺纤维织物的防刺性能优于普通尼龙纤维织物。... 研究了SiO2/PEG剪切增稠流体对尼龙纤维织物防刺性能的影响。研究结果表明,固相体积分数为10%的SiO2/PEG 400分散体系,具有典型的剪切增稠特性。经过SiO2/PEG 400剪切增稠流体处理的复合防刺纤维织物的防刺性能优于普通尼龙纤维织物。对纤维织物的显微损伤机制的研究表明,剪切增稠流体使尼龙纤维实现强化粘合,阻止纤维在高能量冲击下产生偏移,从而在纤维之间呈现高效率的能量转移。此类复合防刺纤维织物可用于制造穿着更舒适、防护性能更强的防刺服。 展开更多

关键词 SIO2 剪切增稠流体 尼龙 防刺服

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剪切增稠流体浸渍Kevlar复合材料的防刺性能 被引量：12

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作者 刘君 熊党生 熊华超 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期271-274,共4页

利用自制落锤式冲击试验装置,该文研究了剪切增稠流体(STF)浸渍Kevlar复合材料防刺性能的瞬态受力响应过程和刺穿深度,以及STF-Kevlar复合材料的吸能机理。实验结果表明,经浸渍的Kevlar织物防刺穿力峰值提高到约400 N,复合材料的第一层... 利用自制落锤式冲击试验装置,该文研究了剪切增稠流体(STF)浸渍Kevlar复合材料防刺性能的瞬态受力响应过程和刺穿深度,以及STF-Kevlar复合材料的吸能机理。实验结果表明,经浸渍的Kevlar织物防刺穿力峰值提高到约400 N,复合材料的第一层受力响应时间缩短到3.5 ms,而刺穿深度降低较小。其中以120 nm SiO2配制的中间浓度的分散体系浸渍后,复合材料的防刺效果最好,防刺穿力提高至约2.7倍,刺穿深度降低了10%左右。 展开更多

关键词 剪切增稠流体 复合材料 防刺 浸渍

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含铁剪切增稠流体含浸芳纶复合织物防刺及电磁屏蔽性能研究

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作者 张霞云 林佳弘 +5 位作者 李婷婷 姜茜 彭浩凯 吴利伟 王云龙 黄惠怡 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期82-87,共6页

为满足屏蔽电磁波干扰的防刺服需求,利用超声波振荡法将分散相粒径为100nm的SiO_2与聚乙二醇(PEG)200配制成剪切增稠液体(STF),利用浸渍法制成STF/芳纶复合织物。在SiO_2质量分数为15%的STF中加入平均粒径为2.75m的Fe粉,制成铁粉质量分... 为满足屏蔽电磁波干扰的防刺服需求,利用超声波振荡法将分散相粒径为100nm的SiO_2与聚乙二醇(PEG)200配制成剪切增稠液体(STF),利用浸渍法制成STF/芳纶复合织物。在SiO_2质量分数为15%的STF中加入平均粒径为2.75m的Fe粉,制成铁粉质量分数分别为5%、10%、15%和18%的STF-Fe非牛顿流体,研究了SiO_2含量以及Fe粉固含量对复合织物防刺性能以及STF-Fe分散体系对电磁屏蔽的影响。结果表明,复合织物的防刺效果随着SiO_2、Fe含量的增加而增强。SiO_2质量分数大于15%时,复合织物的刀刺载荷明显提高。STF-Fe分散体系可以显著提高芳纶织物的刀刺性能,但效果不如STF。随着SiO_2含量的增加,STF/芳纶复合材料的防刺效果明显提高;在SiO_2质量分数为15%的条件下,随着Fe含量的增加,STF-Fe/芳纶复合织物的锥刺性能明显提高。当STF-Fe分散体系中Fe质量分数达到40%时,电磁屏蔽率可达到90%~99.9%。 展开更多

关键词 stf-fe剪切增稠流体 刀刺 锥刺 电磁屏蔽

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基于棒状介孔SiO_2剪切增稠流体的流变行为 被引量：2

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作者 王论 潘泳康 唐颂超 《功能高分子学报》 CSCD 北大核心 2017年第2期208-214,共7页

以三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO,P123)为模板剂,采用溶胶-凝胶法合成了介孔SiO_2-P123复合物,经煅烧除去P123得到不同长径比的棒状介孔SiO_2粒子,将其分散于聚乙二醇(PEG)中制成剪切增稠流体(STF),利用旋转流变... 以三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO,P123)为模板剂,采用溶胶-凝胶法合成了介孔SiO_2-P123复合物,经煅烧除去P123得到不同长径比的棒状介孔SiO_2粒子,将其分散于聚乙二醇(PEG)中制成剪切增稠流体(STF),利用旋转流变仪对STF的流变性能进行了表征。结果表明:在稳态条件下,STF的剪切增稠效应随介孔SiO_2质量分数的增加而增强,随介孔SiO_2粒子长径比的增加而减弱;在动态条件下,STF的剪切增稠效应随介孔SiO_2质量分数的增加而减弱,随介孔SiO_2粒子长径比的增加而增强。 展开更多

关键词 棒状介孔二氧化硅 剪切增稠流体 流变行为

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不同组分配比对剪切增稠抛光流体流变性能的影响

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作者 周培法 姚鹏 +2 位作者 黄传真 薛栋林 邓伟杰 《工具技术》 2020年第7期8-11,共4页

为研究分散相质量分数、磨粒质量分数、磨粒粒径和分散介质种类对分散体系剪切增稠特性的影响,通过四因素三水平正交试验探究了不同组分含量下分散体系的流变性能,并通过极差分析得出各组分对剪切增稠特性的影响规律,最后进行抛光试验... 为研究分散相质量分数、磨粒质量分数、磨粒粒径和分散介质种类对分散体系剪切增稠特性的影响,通过四因素三水平正交试验探究了不同组分含量下分散体系的流变性能,并通过极差分析得出各组分对剪切增稠特性的影响规律,最后进行抛光试验验证。结果表明,各组分对剪切增稠特性的影响由大到小依次为分散相质量分数、分散介质种类、磨粒粒径、磨粒质量分数。对于优选的组分配比,分散相质量分数30%、磨粒质量分数23%、磨粒粒径40nm、分散介质WSP200与WSP400复配,其峰值粘度达到临界点粘度的2.49倍。在抛光试验中,抛光液用量为5ml/min,硅片表面粗糙度R a由68nm降至11nm,表明其能以较低的损耗实现硅片的精密抛光。 展开更多

关键词 剪切增稠流体 正交试验 流变特性 硅片抛光

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基于COMSOL的非牛顿流体拉深模具设计与仿真

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作者 李松涛 王子怡 +1 位作者 李宇飞 王一工 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第28期11960-11968,共9页

为满足贵金属首饰行业的小批量生产和个性化设计需求,克服传统拉深模具只能生产单一制品的局限。提出了一种凹模可调的新型非牛顿流体拉深模具,该新型模具采用上下可调的并排并列多触点螺纹定位杆代替传统凹模,利用范实现凹模的快速调... 为满足贵金属首饰行业的小批量生产和个性化设计需求,克服传统拉深模具只能生产单一制品的局限。提出了一种凹模可调的新型非牛顿流体拉深模具,该新型模具采用上下可调的并排并列多触点螺纹定位杆代替传统凹模,利用范实现凹模的快速调试和修整以及利用非牛顿流体的剪切增稠特性为凹模提供抗力。以S999银拉深工件为例,通过COMSOL仿真软件对整个冲压过程进行了数值模拟分析。仿真结果表明:在非牛顿流体的反作用下,该模具能够提供足够的抗力并实现对S999银的拉深,验证了该新型模具设计的可行性,成功解决了传统拉深模具的局限性,并为贵金属首饰行业的个性化设计模具提供了新的思路。 展开更多

关键词 凹模可调 非牛顿流体拉深模具 剪切增稠特性 COMSOL 数值模拟分析

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剪切增稠液阻尼器抗冲特性研究

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作者 张壮壮 董兴建 彭志科 《噪声与振动控制》 CSCD 2019年第4期244-248,共5页

剪切增稠液的黏度随剪切速率变大会迅速增大,以剪切增稠液为介质的阻尼器在抗冲设备中具有重要的应用潜力。采用分段幂律流模型描述剪切增稠液本构模型,首先通过建立基于FLUENT的阻尼器计算模型,分析剪切增稠液阻尼器的阻尼力输出特性,... 剪切增稠液的黏度随剪切速率变大会迅速增大,以剪切增稠液为介质的阻尼器在抗冲设备中具有重要的应用潜力。采用分段幂律流模型描述剪切增稠液本构模型,首先通过建立基于FLUENT的阻尼器计算模型,分析剪切增稠液阻尼器的阻尼力输出特性,获得剪切增稠液流变参数对阻尼力的影响规律;其次建立基于剪切增稠液阻尼器的单自由度非线性系统抗冲计算模型,得到阻尼力特征参数对系统冲击响应的影响规律。研究结果可用于指导剪切增稠液的材料设计。 展开更多

关键词 振动与波 剪切增稠液 非牛顿流体 幂律流体 阻尼器 冲击

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剪切增稠纤维复合材料的研究进展 被引量：3

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作者 林欢 李万利 +1 位作者 蔡利海 刘文言 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期549-554,共6页

现代战争对人体防护的要求正在逐渐提高,传统防护材料已经无法满足防护需求,轻质柔软的防护材料逐渐成为研究热点。剪切增稠是剪切增稠流体(Shear thickening fluid,STF)和剪切增稠凝胶(Shear thickening gel,STG)中常见的物理现象,其... 现代战争对人体防护的要求正在逐渐提高,传统防护材料已经无法满足防护需求,轻质柔软的防护材料逐渐成为研究热点。剪切增稠是剪切增稠流体(Shear thickening fluid,STF)和剪切增稠凝胶(Shear thickening gel,STG)中常见的物理现象,其粘度随着剪切速率的增加而明显增加。自STF/纤维复合材料应用于防弹防刺领域以来,其剪切增稠特性和制备工艺得到优化,整体防弹性能得到了提升。但是STF和纤维的界面结合能力较低,导致整体稳定性差,严重阻碍了其发展。相比STF/纤维复合材料,STG/纤维复合材料具有稳定性高的优点。在压缩、剪切、拉伸等外力作用下,STG中大量硼氧动态键断裂吸收能量和长链分子之间相互缠结,使其由粘性状态转变为弹性状态,提升防护性能。本文从STF和STG两个方面分别对剪切增稠纤维复合材料的研究进展进行了总结,并探讨了剪切增稠纤维复合材料的耗能机理,最后对剪切增稠纤维复合材料面临的科学和实际应用问题以及今后的发展趋势进行了总结与展望。 展开更多

关键词 剪切增稠流体(STF) 剪切增稠凝胶(STG) 复合材料 防弹性能

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SiO_2/聚乙二醇非牛顿流体流变性能研究 被引量：20

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作者 伍秋美 阮建明 +1 位作者 周忠诚 黄伯云 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2006年第1期48-52,共5页

利用应力控制流变仪考察了SiO2/聚乙二醇分散体系稳态和动态的流变性能.实验结果表明,该体系具有剪切变稀和可逆的剪切增稠现象.稳态应力实验中,当应力较小时,体系具有剪切变稀现象,而在剪切应力(!)大于临界剪切应力(!cs,!cs=9.99Pa)后... 利用应力控制流变仪考察了SiO2/聚乙二醇分散体系稳态和动态的流变性能.实验结果表明,该体系具有剪切变稀和可逆的剪切增稠现象.稳态应力实验中,当应力较小时,体系具有剪切变稀现象,而在剪切应力(!)大于临界剪切应力(!cs,!cs=9.99Pa)后,体系粘度急剧增大.在动态实验中,剪切应力小于临界剪切应力(!oc,!oc=15.85Pa)时,储能模量G′减小,耗能模量G″与复合粘度η!基本不变,但!>15.85Pa后,G′、G″及η!同步增大,且在所研究的应力范围内,G″均大于G′.同时还考察了测试频率、分散相含量以及分散介质平均分子量的差别对流变性的影响.!oc随测试频率的增大而变大;SiO2质量分数越大,!oc基本不变,但增稠现象变得更明显;与平均分子量小的PEG200体系相比,平均分子量大的PEG400体系,!oc并未发生改变,但在增稠之前体系的粘度较低,增稠之后体系粘度增大的幅度较大. 展开更多

关键词 二氧化硅 聚乙二醇 非牛顿流体 流变性 剪切增稠

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减阻型纳米二氧化硅流体的流变性分析 被引量：4

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作者 庞东山 顾春元 +3 位作者 狄勤丰 蒋帆 李国健 张景楠 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第5期78-83,共6页

采用流变仪等方法测试了自主研发的减阻型纳米流体HNFⅢ的流变性,研究分析了纳米SiO_2颗粒浓度（质量分数0.002 5%~0.20%）、剪切速率和温度等参数对HNFⅢ流变性的影响规律,以及HNFⅢ的剪切增稠机理。结果表明：HNFⅢ的黏度随纳米SiO_2... 采用流变仪等方法测试了自主研发的减阻型纳米流体HNFⅢ的流变性,研究分析了纳米SiO_2颗粒浓度（质量分数0.002 5%~0.20%）、剪切速率和温度等参数对HNFⅢ流变性的影响规律,以及HNFⅢ的剪切增稠机理。结果表明：HNFⅢ的黏度随纳米SiO_2颗粒浓度的增加而升高;剪切速率低于临界剪切速率值γ0时,纳米流体的黏度几乎不变,而一旦超过γ0,黏度快速升高,具有明显的剪切增稠特性,并且低浓度的纳米流体黏度上升更快,导致了不同浓度的纳米流体黏度出现汇聚的特征;同时,临界剪切速率γ0随温度升高而减小,随浓度升高而增大。实验得到了纳米液HNFⅢ的本构方程,显示其属于膨胀性流体。重复测试和双向剪切测试表明,剪切增稠具有良好的可逆性,满足＂粒子簇＂理论。 展开更多

关键词 减阻 纳米流体 流变学 剪切增稠 临界剪切速率

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STF微胶囊增韧PP 被引量：1

12

作者 雷凯 潘泳康 《塑料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期4-6,10,共4页

以聚丙二醇600(PPG 600)为液体分散介质,以纳米二氧化硅(nano-Si O_2)为分散相粒子制备PPG 600体系的剪切增稠流体(PPG-STF),并对其进行包裹得到芯材为PPG-STF的微胶囊。在此基础上,将PPG-STF微胶囊与聚丙烯(PP)熔融共混,通过PPG-STF的... 以聚丙二醇600(PPG 600)为液体分散介质,以纳米二氧化硅(nano-Si O_2)为分散相粒子制备PPG 600体系的剪切增稠流体(PPG-STF),并对其进行包裹得到芯材为PPG-STF的微胶囊。在此基础上,将PPG-STF微胶囊与聚丙烯(PP)熔融共混,通过PPG-STF的剪切增稠特性对PP进行增韧。研究了PPG-STF的流变性能、PPG-STF微胶囊的粒径分布和表观形貌,以及PPG-STF微胶囊对PP的增韧效果及其作用机理。结果表明:PPG-STF在大于1 Hz的振荡频率下具有明显的增稠效应;PPG-STF微胶囊增韧PP的冲击强度最大可达到纯PP的3.5倍。 展开更多

关键词 剪切增稠流体 微胶囊 增韧 冲击性能 聚丙烯

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仿猫脚掌肉垫极小曲面鞋底的缓冲性能实验研究

13

作者 张志强 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期171-171,共1页

目的士兵在跳伞着陆或山地作战时,下肢往往会面临较大的地面冲击,造成足踝部位冲击损伤。为此,本文基于三维周期极小曲面多胞结构和猫脚掌肉垫特性,设计了一款具有优异缓冲性能的缓冲靴,实现了对足踝的抗冲击防护。方法首先,本文通过准... 目的士兵在跳伞着陆或山地作战时,下肢往往会面临较大的地面冲击,造成足踝部位冲击损伤。为此,本文基于三维周期极小曲面多胞结构和猫脚掌肉垫特性,设计了一款具有优异缓冲性能的缓冲靴,实现了对足踝的抗冲击防护。方法首先,本文通过准静态压缩实验和有限元仿真,分析了4种典型极小曲面结构的力学响应特性,优选Diamond-Gyroid结构极小曲面作为鞋底结构。随后,采用SLS 3D打印技术制备了鞋底样件,结合实验与数值模拟,对结构壁厚、拓扑形态等进行参数化分析。在此基础上仿照猫脚掌结构,在鞋底受力区域填充剪切增稠流体,进行仿生设计和参数优化。最后,采用SLS 3D打印技术制备仿生鞋底结构,组装形成缓冲靴后开展了一系列准静态压缩实验、低速落锤冲击实验以及低空跃下实验。结果在准静态工况下和动态工况下,鞋底在压缩前期就能够提供一定的反力,鞋底的力学性能获得了改善;低空跃下实验显示本文设计仿生缓冲靴相较于普通缓冲靴在80 cm高度下反力峰值降低了9.17%,在100 cm下反力峰值降低了22.54%,而在120 cm下反力峰值降低了25.66%。结论总体上,本文设计的缓冲靴在100、120 cm高度下反力峰值降低了15%以上,具有优异的缓冲效果,可以满足我国士兵作战时的足踝防护需求。 展开更多

关键词 极小曲面 缓冲性能 参数化分析 区域填充 山地作战 剪切增稠流体 仿生设计 落锤冲击

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单分散氧化硅浓缩悬浮液浸渍Kevlar复合材料的防刺性能 被引量：8

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作者 刘君 熊党生 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期184-187,共4页

以Stber和离心交换法制备了不同浓度的单分散SiO2/PEG浓缩悬浮液,并研究了其流变性能和用其浸渍Kevlar编织布所得复合材料的防刺性能。研究发现,所制备浓缩悬浮液在质量浓度低于50%时,具有微弱的剪切增稠效应,增稠所能达到的粘度值随浓... 以Stber和离心交换法制备了不同浓度的单分散SiO2/PEG浓缩悬浮液,并研究了其流变性能和用其浸渍Kevlar编织布所得复合材料的防刺性能。研究发现,所制备浓缩悬浮液在质量浓度低于50%时,具有微弱的剪切增稠效应,增稠所能达到的粘度值随浓度增加缓慢升高,而临界剪切速率降低;当浓度在55%左右时,先是剪切增稠,随后出现轻微的剪切减稀现象;当浓度达到65%时,出现较为显著的剪切增稠效应。所制备复合材料的防刺性能比纯Kevlar编织布有一定的提高,当SiO2质量百分比浓度在40%～45%区间时,抗刺力可提高到1.66倍左右。 展开更多

关键词 防刺 剪切增稠流体 防护装甲材料

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