Experimental Study of Surface Roughness Effect on the Rheological Behavior of MR Fluid

• Autorzy: Stępień Barbara , Horak Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.1614

Warianty tytułu

PL

Badania wpływu chropowatości powierzchni na wyniki badań reologicznych cieczy MR

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Magnetorheological (MR) fluids are classified as smart materials. They are non-homogeneous substances of complex composition and are characterised by complex rheological properties. In addition, the characteristics of their behaviour can be actively affected by the magnetic field, both in terms of its value and spatial orientation. This paper presents the results of shear stress measurements of a commercial magnetorheological fluid using a plate-plate type geometry with a modified working surface. The purpose of the study was to determine the effect of changing the roughness of the measuring plate on the obtained shear stress results. Controlled shear rate tests and Magneto Sweep measurements were carried out for three MR fluid layer heights. The tests were carried out at magnetic field induction in the range of 0 to 680 mT. The study showed that the measurement system's geometric parameters significantly affect the MR fluid's behaviour under test. It was shown that increasing the surface roughness can increase or decrease the measured value of shear stress depending on the test parameters.

PL

Ciecze magnetoreologiczne (MR) zaliczane są do grona materiałów inteligentnych. Są to substancje niejednorodne o złożonym składzie i charakteryzują się złożonymi właściwościami reologicznymi. Ponadto charakterystyki ich zachowania mogą być aktywnie kształtowane przez pole magnetyczne, zarówno ze względu na jego wartość, jak i orientację przestrzenną. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów naprężenia stycznego komercyjnej cieczy MR z wykorzystaniem geometrii pomiarowej typu płytka–płytka o modyfikowanej powierzchni roboczej. Celem badań było określenie wpływu zmiany chropowatości płytki pomiarowej na uzyskiwane wyniki naprężeń ścinających. Przeprowadzono badania z kontrolowaną szybkością ścinania oraz pomiary typu Magneto Sweep dla trzech wysokości warstwy cieczy MR. Badania przeprowadzono przy indukcji pola magnetycznego w zakresie 0 do 680 mT. Badania wykazały, że parametry geometryczne układu pomiarowego istotnie wpływają na zachowanie się badanej cieczy MR. Wykazano, że w zależności od parametrów badania zwiększenie chropowatości powierzchni może powodować zwiększenie lub zmniejszenie rejestrowanej wartości naprężeń stycznych.

Słowa kluczowe

EN

magnetorheological fluid; MRF; rheology; research methods; surface roughness; shear; shear rate

PL

ciecz magnetoreologiczna; MRF; reologia; metody badawcze; chropowatość powierzchni; tryb ścinania; szybkość ścinania

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 4
• Strony: 73--83
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Stępień Barbara

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-7802-4342

autor

Horak Wojciech

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2258-4233

Bibliografia

• 1. Hatzikiriakos S.G.: Wall Slip of Molten Polymers. Progress in Polymer Science 2012, 37(4) pp. 624- 643. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2011.09.004
• 2. Chin R.J., Lai S.H., Ibrahim S., Wan Jaafar W.Z., Elshafie A.: Rheological wall slip velocity predictionmodel based on artificial neural network. Journal of Experimental & Theoretical Artificial Intelligence 2019, 31(4) pp. 659-676. https://doi.org/10.1080/0952813X.2019.1592235
• 3. Yoshimura A., Prud’homme R.K.: Wall Slip Corrections for Couette ana Parallel Disk Viscometers. Journal of Rheology 1988, 32(1) pp. 53-67. http://doi.org/10.1122/1.549963
• 4. Walter B.L., Pelteret J.-P., Kaschta J., Schubert D.W., Steinmann P.: On the Wall Slip Phenomenon of Elastomers in Oscillatory Shear Measurements Using Parallel-Plate Rotational Rheometry: I. Detecting Wall Slip. Polymer Testing 2017, 61 pp. 430-440. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2017.05.035
• 5. de Souza Mendes P.R., Alicke A.A., Thompson R.L.: Parallel-plate Geometry Correction for Transient Rheometic Experiments. Applied Rheology 2014, 24(5) pp. 1-10. https://doi.org/10.3933/applrheol-24-52721
• 6. Laun H.M., Gabriel C., Kieburg Ch.: Wall Material and Roughness Effects on Transmittable Shear Stress of Magnetorheological Fluids in Plate-Plate Magnetorheometry. Rheologica Acta 2001, 50 pp.141-157. https://doi.org/10.1007/s00397-011-0531-8
• 7. Borin D., Spörl E.M., Zubarev A., Odenbach S.: Surface Infuence on the Stationary Shear Deformation of a Magnetorheological Fluid. The European Physical Journal Special Topics 2022, 231 pp. 1159- 1163 https://doi.org/10.1140/epjs/s11734-022-00527-4
• 8. Seo Y.P., Han S., Choi J., Takahara A., Choi H.J., Seo Y.: Searching for a Stable High-Performance Magnetorheological Suspension. Advanced Materials 2018, 30(42) pp.1704769. https://doi.org/10.1002/adma.201704769
• 9. Wu R., Tang H., Fu Y., Zheng J., Lin G., Huang H., Chen S.: Study on Wall-Slip Effect of Magnetorheological Fluid and Its Influencing Factors. Journal of Intelligent Material Systems and Structures 2021, 33(2) pp. 352-364. https://doi.org/10.1177/1045389X211014953
• 10. Yang S., Li W.: Surface Finishing Theory and New Technology. Springer-Verlag GmbH, Berlin 2018.https://doi.org/10.1007/978-3-662-54133-3
• 11. Gómez-Ramírez A., López-López M.T., González-Caballero F., Durán J.D.G.: Wall slip phenomena in concentrated ionic liquid-based magnetorheological fluids. Rheologica Acta 2012, 51 pp. 793-803.https://doi.org/10.1007/s00397-012-0639-5
• 12. Caballero-Hernandez J., Gómez-Ramirez A., Duran J.D.G., González-Caballero F., Zubarev A.Y., López-López M.T.: On the Effect of Wall Slip on the Determination of the Yield Stress of Magnetorheological Fluids. Applied Rheology 2017, 27 pp. 15001. https://doi.org/10.3933/ApplRheol-27-15001
• 13. LORD Corporation. MRF-122EG Magneto-Rheological Fluid. DS7027 Technical Datasheet 2019 [L. Interet, cited: 09.10.2022]. Available from: https://lordfulfillment.com/pdf/44/DS7027_MRF-122EGMRFluid.pdf
• 14. Roupec J., Jeniš F., Strecker Z., Kubík M, Macháček O.: Stribeck Curve of Magnetorheological Fluid within Pin-on-Disc Configuration: An Experimental Investigation. Materials 2010, 13(20) pp. 4670.https://doi.org/10.3390/ma13204670

Uwagi

1. This work was supported by the Polish Ministry of Education and Science under the subvention fund of the Department of Machine Design and Maintenance of AGH-UST (AGH grant number 16.16.130.942).

2.Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).