磁流变液(magnetorheological fluid,MRF)是一种具有工程应用价值的智能材料,一般由微米级软磁颗粒、无磁性载体液以及功能添加剂组成。施加磁场后,MRF在毫秒级时间内由类牛顿流体转变为类固体,表观粘度显著增加。撤掉磁场后又恢复为液体状态,这种可控的流变特性使其在汽车、仿生机器人、建筑、医疗等领域具有广阔的应用前景。MRF在实际应用中遇到了悬浮稳定性的难题。具体地说,MRF的软磁颗粒与载体液之间显著的密度差,导致软磁颗粒发生沉降。为了解决沉降问题,国内外学者从软磁颗粒本身结构体系、表面处理以及物理化学等方面进行了大量的研究。对于长期静置的装置而言,MRF的沉降问题还没有彻底解决。基于软磁颗粒在外加磁场下的链化作用,采用一个合适的横向磁场可用来减弱甚至消除颗粒在重力下的沉降问题。为此,论文分析了在横向磁场作用下软磁颗粒受力特征,设计了横向磁场实验装置以及电感法测试沉降装置,实验研究了横向磁场作用下磁流变液的悬浮稳定性。本文的主要工作如下:(1)分析了国内外学者从悬浮相本身、核壳结构、载体液以及研究新的磁流变胶体的角度来解决MRF沉降问题。但是改变材料本身会使磁流变液的流变特性发生改变,而且对于长期静置装置中的MRF,这些方法并不适用,因此采用横向磁场来解决MRF沉降的问题。(2)对磁流变液在零场与磁场作用下进行受力分析,并确定施加横向磁场后颗粒在竖直方向受力平衡条件,得到不同浓度样品悬浮稳定性较好时所需的横向磁场强度。引入悬浮液批沉降理论,量化表征沉降过程。(3)MRF中悬浮相的体积分数与其自身磁导率成正比关系,因此通过测量MRF不同区域的电感可以反映不同区域软磁颗粒的体积分数。基于此设计了MRF沉降测试系统,主要包含螺旋传动机架、高度计、电感头以及LCR测试仪器。由于电感线圈端部漏磁,选择纯铁包覆线圈以减小漏磁现象,以达到测量的电感值能反映出真实的浓度信息。在设计横向磁场实验装置时,为了使MRF样品在不同高度处的横向磁场接近匀强磁场,因此采用对称相吸的两块永磁体提供横向磁场。对永磁体之间的磁场进行仿真分析,通过调节永磁体间距达到改变MRF样品处磁场强度的目的。(4)依据理论分析,计算出不同浓度的MRF样品悬浮稳定性较好时所需磁场,并进行实验验证。在零场及横向磁场作用下,测试了不同浓度的MRF样品沉降特性。考虑到计算存在误差,对于32vol%样品,实验时选用以理论计算得到的磁场强度为参考,设计多个磁场进行对比分析。据此实验结果进一步规划26vol%样品实验,实验验证理论计算具有指导意义。进一步分别拟合零场与某一横向磁场下MRF沉降速率模型,根据拟合得到的浓度传播速度以及固体流量函数,得到对于某一横向磁场下MRF不发生沉降时浓度的最小值,以及验证施加磁场后,MRF样品悬浮稳定性得到较大的提高。