Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Magnetorheological fluids as a prospective component of composite armours

Kozłowska J., Leonowicz M.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 4

227--231

EN

Magnetorheological characterization of a synthesized MRF and ballistic performance of a MRF-composite material with high-strength textiles as Kevlar and Dyneema, are presented. The ballistic performance of the investigated structures under a Parabellum 9 mm projectile with a velocity of 360 m/s, on the basis of deformation depth in backing clay and number of pierced layers was determined. The targets with MRF demonstrate a 30% reduction in depth of deformation when comparing to the neat samples. On the other hand, implementation of the MRF to the structures of the high-strength materials caused a twofold increase in the overall target weight. At the same time, the inherence of the MRF in the structure of the composite samples does not affect the number of damaged layers. This result indicates that the absorbing mechanism of the MRF is rather limited to residual energy absorption under the impacting projectile.

PL

Wytworzono i przebadano ciecz magnetoreologiczną na bazie oleju syntetycznego i żelaza karbonylkowego. Opracowanej cieczy magnetoreologicznej użyto w konstrukcjach kompozytowych pancerzy ochronnych. Wytworzone pakiety poddano badaniom odporności na przebicie pociskiem Parabellum 9 mm o prędkości 360 m/s, w celu określenia możliwości ich wykorzystania w obszarze kompozytowych ochron balistycznych. Obecność cieczy MR w hybrydowych pancerzach z warstwami wysokowytrzymałych materiałów typu Kevlar lub Dyneema wykazała redukcję głębokości deformacji podłoża balistycznego o 30% w porównaniu do konstrukcji próbek bez cieczy. Z drugiej jednak strony zwiększenie odporności balistycznej kompozytowych konstrukcji z cieczą MR nastąpiło przy dwukrotnym wzroście masy całkowitej układu. Jednocześnie, obecność cieczy MR nie wpłynęła na zmianę liczby warstw przebitych w konstrukcjach próbek kompozytowych. Uzyskane wyniki świadczą o tym, że rola cieczy MR w absorbowaniu energii wytworzonych próbek ogranicza się w zasadzie do pochłaniania i rozpraszania resztkowej energii podczas oddziaływania pocisku z pancerzem.

2

Effect of solid state components on the performance of magnetorheological fluids

Kozłowska J., Leonowicz M.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 3

214--219

EN

Magnetorhelogical fluids (MRFs) are a class of multifunctional materials with the characteristics of reacting to a magnetic field by noticeable and reversible changes in their rheological and magnetic properties. The object of this study was MRFs with carbonyl iron particles based on a synthetic carrier oil. The effect of varying the mass of the solid state components such as carbonyl iron (CI) particles and fumed silica stabilizing agent additive on the performance of MRFs was examined. For this purpose, the microstructure of MRFs with different carbonyl iron addition was observed in the presence and of without a magnetic field. Moreover, the rheological properties characterization of different compositions of MRFs was conducted using a rheometer equipped with a magnetic field. It was found that the application of an appropriate proportion of solid components plays a crucial role in the formation of usable magnetorheological properties. The results of steady shear tests show that a higher mass proportion of carbonyl iron particles strongly affects the performance of MRFs, the yield stress as well as off- and on-state viscosity. A higher content of magnetic particles can ensure a substantial increase in the yield stress values of MRFs. The MRF containing 75% w/w CI achieved a yield stress at the level of 18 kPa in the magnetic field of 318 kA/m, while the MRF with lowest magnetic component mass concentration of 25% w/w reached only 0.4 kPa, whereas the MRFs with different fumed silica amounts achieved more comparable viscosity level and yield stress values. These results clearly indicate the decisive influence of carbonyl iron content on MRF performance. Oscillatory, rheometric measurements versus magnetic field show that the highest values of shear complex modulus were achieved by the MRFs with the highest percentage of carbonyl iron particles (75% w/w) and fumed silica additive (1% w/w). At the same time, the loss factor dependence on the fumed silica and carbonyl iron amount showed a much smaller effect on the MRF performance.

PL

Ciecze magnetoreologiczne należą do grupy materiałów funkcjonalnych, wykazujących w pełni odwracalną, istotną zmianę właściwości pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Przedmiot badań niniejszego opracowania stanowią ciecze magnetoreologiczne z cząstkami żelaza karbonylkowego na bazie oleju syntetycznego. Określono wpływ zawartości cząstek żelaza karbonylkowego oraz stabilizatora w postaci krzemionki koloidalnej na właściwości cieczy magnetoreologicznych. W tym celu dokonano obserwacji mikrostruktury cieczy magnetoreologicznych o różnym stopniu zawartości cząstek żelaza karbonylkowego. Badania właściwości reologicznych cieczy magnetoreologicznych o różnym składzie wykonano za pomocą reometru rotacyjnego. Wyniki badań wskazują na decydujący wpływ składu chemicznego cieczy magnetoreologicznej na kształtowanie jej właściwości użytkowych. Badania reologiczne w funkcji szybkości ścinania wykazały, Że wyższa zawartości cząstek żelaza posiada silny wpływ na wartości granicy plastyczności oraz właściwości reologiczne. Większa zawartość cząstek żelaza karbonylkowego umożliwia osiągnięcie wyższych wartości granicy plastyczności. Dla porównania, ciecz magnetoreologiczna zwierająca 75% mas. żelaza osiągnęła granicę plastyczności 18kPa w polu 318 kA/m, podczas gdy ciecz z 25% mas. cząstek żelaza wykazała jedynie 0,4 kPa. Z drugiej strony, ciecze magnetoreologiczne z róŜną zawartością krzemionki koloidalnej charakteryzowały się zbliżonymi wartościami lepkości oraz wartościami granicy plastyczności. Efekt ten świadczy o bardziej intensywnym wpływie zawartości cząstek żelaza karbonylkowego na właściwości cieczy magnetoreologicznych. Badania oscylacyjne w funkcji pola magnetycznego wykazały, że największe wartości zespolonego modułu ścinania wykazała ciecz zawierająca najwyższą zawartość cząstek żelaza (75% mas.) oraz krzemionki koloidalnej (1% mas.). Jednocześnie wartości współczynnika stratności wykazały podobny charakter zmian i zakres wartości dla wszystkich badanych cieczy.

3

Selected magnetomechanical properties of magnetorheological elastomers with thermoplastic matrices

Kaleta J., Królewicz M., Lewandowski D., Przybylski M., Zając P.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 3

210-215

EN

The goal of the paper is to present the process of preparing magnetorheological composite materials with thermoplastic matrices called magnetorheological elastomers (MRE) and the possibilities of modelling them using Kevin-Voight relations. At the beginning, the MRE components are presented: a specific thermoplastic elastomer matrix material and ferromagnetic fillers. Both polymer and iron particles are mixed together in specific proportions on the basis of of calculations of the Critical Particle Volume Concentration. Moreover, the method of mixing and the process parameters are described in this paper as they are crucial to achieve the desired structure of the composite. The next important step in testing the MR elastomer is preparation of the sample. At the beginning, the material samples are cut and mounted in such away as to be able to test the influence of magnetic and mechanical fields. Such material is cut into pieces and glued between claddings that support it during testing. The material is put simultaneously under the influence of a high temperature and pressure in a magnetic field in order to achieve an anisotropic structure. Tests performed on a hydraulic pulsator MTS allowed us to expose the MRE to various conditions, which gives better understanding of the behaviour of the material. On the basis of the results, it is possible to observe the viscous and elastic properties of the material and thanks to that, model it and simulate its behaviour, which is presented at the end of this paper.

PL

Celem pracy jest przedstawienie procesu przygotowania, badania i modelowania kompozytowych materiałów magnetoreologicznych z termoplastyczną osnową nazywanych magnetoreologicznymi elastomerami (MRE). Zaprezentowano proces wykonywania z wykorzystaniem konkretnych typów materiału osnowy elastomeru termoplastycznego i wypełniacza ferromagnetycznego. Zarówno polimer, jak i cząstki żelaza są mieszane ze sobą w określonych proporcjach ustalonych na podstawie obliczeń. Procesy mieszania i polaryzowania zostały pokazane, ponieważ mają zasadnicze znaczenie dla osiągnięcia pożądanej struktury kompozytu. Kolejnym ważnym krokiem było przygotowanie próbek i ich badanie. Próbki materiału były wycinane oraz mocowane w taki sposób, by uzyskać możliwość badania wpływu pola magnetycznego i mechanicznego. Tworzono strukturę próbki z dwóch elementów materiału i trzech elementów mocujących. Wykorzystywano technikę klejenia. Taki sposób mocowania umożliwił badanie w stanie zbliżonym do czystego ścinania. Próbki po przygotowaniu badano na przystosowanym do tego stanowisku, na którym możliwe było realizowanie cyklicznych obciążeń. Wyniki badań realizowano w postaci rejestracji sygnałów naprężenia i odkształcenia dla zadanej wartości zewnętrznego pola magnetycznego. Na podstawie wyników możliwe było zaobserwowanie lepkich i sprężystych właściwości materiału. Z wykorzystaniem prostego modelu materiału Kevina-Voight wykonano próbę zamodelowania badanego materiału. Wyznaczono wartości parametrów modelu dla poszczególnych pętli histerezy. Zaprezentowano porównanie pętli rzeczywistych i obliczonych na podstawie modelu.

4

Właściwości cykliczne anizotropowych kompozytów magnetoreologicznych z matrycą z elastomeru termoplastycznego

Kaleta J., Zając P.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2007

|

Z. 4

47-49

PL

W pracy przedstawiono metodykę badań oraz wyniki eksperymentalne prezentujące własności cykliczne izotropowych elastomerów magnetoreologicznych. Testowane materiały zbudowane były z matrycy z elastomeru termoplastycznego, w którym umieszczono cząstki żelaza o wielkości około 60 mikrometrów. Elastomer termoplastyczny zastosowano [1-2] ze względu na dużo lepsze własności mechaniczne, niż powszechnie stosowane, w produkcji kompozytów magnetoreologicznych, silikony. Kompozyty wytworzono samodzielnie. Rozważano udział objętościowy proszku ferromagnetycznego w kompozycie. Stosowano zarówno proszki o jednakowej granulacji jak i mieszane. Opanowano wytwarzanie kompozytu, zarówno przy stymulacji proszku magnetycznego polem magnetycznym, jak i w warunkach jego chaotycznego rozmieszczenia.

EN

The paper presents cyclic properties of isotropic magnetorheological composites with thermoplastic elastomer matrix. Tested materials were manufactured from thermoplastic elastomer matrix with included small iron particles of diameter approximately 60 micrometers. The experimental stand makes use of MTS hydraulic strength machine with additional magnetic circuit. Both magnetic and mechanical fields were controlled. Specimens were subjected to cyclic shear loading.