BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO KHOA HỌC TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KHCN CẤP TRƯỜNG Tên đề tài Thiết kế, chế tạo và điều khiển hệ thống treo cho máy giặt cửa trước dùng vật liệu thông minh Mã số đề tài 171 1011 Chủ nhiệm đề tài Bùi Quốc Duy Đơn vị thực hiện Khoa Công nghệ Cơ khí TP Hồ Chí Minh, 122018 Báo cáo khoa học tổng kết đề tài IUH i LỜI CẢM ƠN Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM, Phòng Quản lý Khoa học v.
Thông tin chung
1.1 Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo và điều khiển hệ thống treo cho máy giặt cửa trước dùng vật liệu thông minh
1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài
(học hàm, học vị) Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài
1 NCS ThS Bùi Quốc Duy Khoa Công nghệ Cơ khí, ĐH Công
Nghiệp Tp.HCM Chủ nhiệm
Khoa Công nghệ Cơ khí, ĐH Công
Nghiệp Tp.HCM Thành viên
3 ThS Hoàng Long Vương Khoa Công nghệ Cơ khí, ĐH Công
Nghiệp Tp.HCM Thành viên
4 ThS Lê Duy Tuấn Khoa Công nghệ Cơ khí, ĐH Công
Nghiệp Tp.HCM Thành viên
5 Lê Đại Hiệp Nhóm nghiên cứu Cơ điện tử, Khoa Công
Nghệ Cơ Khí, ĐH Công Nghiệp Tp.HCM Thành viên
1.4 Đơn vị chủ trì: Khoa Công nghệ Cơ khí, Trường Đại học Công Nghiệp
1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 4 năm 2017 đến tháng 3 năm 2018
1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng 9 năm 2018
1.5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 4 năm 2017 đến tháng 9 năm 2018
1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):
Kết quả nghiên cứu
Rung động của máy giặt là một vấn đề quan trọng cần lưu ý, chủ yếu do khối lượng quần áo mất cân bằng trong quá trình giặt, đặc biệt là ở giai đoạn vắt-sấy Khi trống giặt quay với tốc độ cao, quần áo bị ép chặt vào thành trống, tạo ra khối lượng mất cân bằng lớn, nhất là ở máy giặt cửa trước Hiện tượng này không chỉ gây ra rung động và tiếng ồn khó chịu cho người sử dụng mà còn làm giảm tuổi thọ của máy giặt.
Nghiên cứu về hệ thống treo cho máy giặt thường được chia thành hai phương pháp tiếp cận chính Phương pháp đầu tiên tập trung vào việc kiểm soát khối lượng cân bằng của thùng giặt nhằm loại bỏ rung động, tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là cấu trúc phức tạp và chi phí sản xuất, bảo trì cao Trong khi đó, phương pháp thứ hai sử dụng hệ thống giảm chấn để loại bỏ rung động, cho thấy hiệu quả cao trong việc giảm thiểu sự cộng hưởng cơ sở ở tần số thấp, khoảng 100 Hz, trong quá trình vắt của máy giặt.
Khi trống giặt quay với tốc độ 200 vòng/phút, cộng hưởng cơ sở do dạng thức rung động cứng xuất hiện, đòi hỏi lực giảm chấn khoảng 100N để khử hiệu quả Tuy nhiên, khi tốc độ quay vượt 1000 vòng/phút, khung vỏ máy có thể gặp phải cộng hưởng, dẫn đến tiếng ồn và rung động truyền sang nền nhà Hệ thống giảm chấn thông thường sử dụng bộ giảm chấn bị động với hệ số giảm chấn không đổi để hạn chế cộng hưởng ở tần số thấp, nhưng không thể kiểm soát hệ số này khiến lực truyền từ trống giặt sang khung máy tăng lên, gây rung động nghiêm trọng ở tần số cao Do đó, cần có giải pháp hiệu quả để hạn chế cộng hưởng cho máy giặt ở cả tần số thấp và cao.
Thiết kế, chế tạo và điều khiển hệ thống treo cho máy giặt cửa trước dùng vật liệu thông minh
Nghiên cứu và thiết kế giảm chấn vật liệu thông minh cho máy giặt cửa trước là cần thiết để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và nâng cao hiệu quả kinh tế Việc chế tạo những sản phẩm này không chỉ cải thiện hiệu suất của máy giặt mà còn tối ưu hóa chi phí sản xuất và vận hành.
Thiết kế và chế tạo mô hình thí nghiệm đánh giá đặc tính kỹ thuật của giảm chấn
Thiết kế và chế tạo mô hình thí nghiệm điều khiển dao động của máy giặt
Thực nghiệm đánh giá sản phẩm
Phương pháp kế thừa và tham kiến chuyên gia
Phương pháp phân tích, phản biện
Phương pháp mô hình hóa dùng giải tích và tính toán số
Phương pháp thống kê kinh nghiệm, thử sai
4 Tổng kết về kết quả nghiên cứu
Trong đề tài này, chúng tôi đã thực hiện được các công việc sau:
Thiết kế tối ưu của giảm chấn MRF được xác định dựa trên các yếu tố như lực giảm chấn cần thiết, lực ma sát không tải, kích thước, khả năng chế tạo và chi phí Hai mẫu giảm chấn đã được chế tạo và thực hiện đánh giá thực nghiệm để kiểm tra hiệu suất.
Thiết kế giảm chấn SMA được phát triển dựa trên mô hình cấu trúc của SMA, ứng dụng cho lò xo SMA, coi nó như một thanh thẳng Hai giảm chấn được nghiên cứu để tối ưu hóa hiệu suất và khả năng giảm chấn trong các ứng dụng thực tiễn.
Hệ thống điều khiển rung động cho máy giặt cửa trước được thiết kế và chế tạo với bộ điều khiển PID, cho phép điều chỉnh lực giảm chấn phù hợp với các khối lượng quần áo giặt khác nhau Mẫu vật liệu thông minh đã được lắp đặt vào máy giặt và hoạt động theo phương thức On-Off nhằm đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống.
5 Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận
Hệ thống giảm chấn MRF có thiết kế nhỏ gọn, với lực giảm chấn tối đa lên đến 80N và lực ma sát không tải dưới 20N Kết quả thử nghiệm cho thấy sự tương đồng cao với mô hình lý thuyết dựa trên phân tích phần tử hữu hạn (FEA) và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật đã đề ra.
Giảm chấn SMA nhỏ gọn với lực giảm chấn cực đại trên 80N và lực ma sát không tải nhỏ hơn 10N, thời gian đáp ứng khoảng 28 giây Kết quả này phù hợp với mô hình tính toán dựa trên cấu trúc SMA, ứng dụng cho lò xo SMA và đáp ứng yêu cầu đề ra.
Hệ thống kiểm tra đặc tính kỹ thuật của giám chấn bán chủ động đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đặt ra, cho phép đo lực giảm chấn thay đổi trong khoảng từ 0 đến 120 N với độ chính xác đạt 1,2.
N, hành trình chuyển động 80 mm và tần số dao động 5 Hz
Hệ thống điều khiển rung động cho máy giặt cửa trước 7 kg với tốc độ quay từ 0 đến 1000 vòng/phút sử dụng bộ điều khiển PID để điều chỉnh lực giảm chấn theo khối lượng quần áo Kết quả cho thấy rung động của máy giặt sử dụng giảm chấn vật liệu thông minh được giảm đáng kể so với kiểu truyền thống, trừ rung động trên trục z khi trống quay trên 900 vòng/phút Ngoài ra, khả năng giảm rung theo phương x và y ở tần số cao của giảm chấn SMA nhỉnh hơn một chút so với giảm chấn MRF, mặc dù thời gian đáp ứng chậm hơn.
Đề tài nghiên cứu tập trung vào thiết kế và chế tạo hệ thống treo vật liệu thông minh cho lồng giặt, sử dụng vật liệu MRF và SMA nhằm đạt yêu cầu về lực giảm chấn tối đa và khả năng chế tạo Hệ thống kiểm tra đặc tính giảm chấn đã được thiết kế để đánh giá hiệu quả hoạt động của giảm chấn mẫu, cho thấy sự phù hợp tốt với mô phỏng lý thuyết Hệ thống điều khiển rung động cho máy giặt cửa trước cũng được thiết kế và lắp đặt giảm chấn, mang lại hiệu quả giảm rung động đáng kể so với kiểu truyền thống, ngoại trừ rung động trên trục z khi trống giặt quay trên 900 vòng/phút Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào phát triển giảm chấn tự cấp năng lượng và cải thiện thuật toán điều khiển để tối ưu hóa việc khử rung động ở cả ba phương.
This study presents the design and development of a suspension system for front-loaded washing machines aimed at mitigating vibrations caused by unbalanced laundry in the drum The proposed system incorporates smart material dampers, focusing on essential factors such as damping force, off-state friction, manufacturing feasibility, spatial constraints, and cost-effectiveness Detailed designs and prototypes of these dampers were created, followed by the establishment of a testing system to evaluate their performance Results indicated a strong correlation between experimental data and theoretical models Additionally, a comprehensive vibration control system was developed, with plans for future research to explore self-powered smart dampers and enhanced control algorithms, ensuring optimal placement of dampers to effectively reduce vibrations in all directions.
Sản phẩm, công bố và kết quả đào tạo của đề tài
Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật Đăng ký Đạt được
1 Giảm chấn vật liệu thông minh
2 giảm chấn nhỏ gọn, Fd đến 80N, F0 < 20N
2 giảm chấn nhỏ gọn, Fd đến 80N, F0 < 20N
Hệ thống thí nghiệm kiểm tra đặc tính kỹ thuật của giảm chấn có khả năng đo lực từ 0-120N với độ chính xác 1.2N Hệ thống này cho phép đo hành trình 80mm và tần số 5Hz, đảm bảo hiệu quả trong việc đánh giá hiệu suất của giảm chấn.
Hệ thống thí nghiệm điều khiển rung động cho máy giặt
Máy giặt 7-10kg, tốc độ 0-1000 vòng/phút, điều khiển bằng máy tính
Máy giặt 7kg, tốc độ 0-
1000 vòng/phút, điều khiển bằng máy tính
4 Tập bản vẽ 3 tập bản vẽ thể hiện yêu cầu kỹ thuật
3 tập bản vẽ thể hiện yêu cầu kỹ thuật
Sơ đồ thí nghiệm kiểm tra đặc tính kỹ thuật của giảm chấn
1 sơ đồ đánh giá được đặc tính kỹ thuật của giảm chấn
1 sơ đồ đánh giá được đặc tính kỹ thuật của giảm chấn
Sơ đồ thí nghiệm điều khiển rung động cho máy giặt
1 sơ đồ đánh giá được khả năng điều khiển dao động của máy giặt
1 sơ đồ đánh giá được khả năng điều khiển dao động của máy giặt
NCS bảo vệ thành công
1 chuyền đề và đứng tên chính trong tất cả các công bố khoa học
NCS bảo vệ thành công chuyền đề 1 và đứng tên chính trong 2 công bố khoa học
8 Bài báo khoa học 1 bài báo Scopus 1 bài báo Scopus
Tổng hợp kết quả các sản phẩm KH&CN và đào tạo của đề tài
TT Sản phẩm Số lượng đăng ký
Số lượng đã hoàn thành
1 Bài báo công bố trên tạp chí khoa học quốc tế theo hệ thống ISI/Scopus 1 1
2 Sách chuyên khảo được xuất bản hoặc ký hợp đồng xuất bản
3 Đăng ký sở hữu trí tuệ
4 Bài báo quốc tế không thuộc hệ thống ISI/Scopus
Số lượng bài báo được công bố trên các tạp chí khoa học của Trường, cũng như các tạp chí chuyên ngành quốc gia và báo cáo khoa học trong kỷ yếu hội nghị quốc tế, đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao uy tín và chất lượng nghiên cứu của Trường.
6 Báo cáo khoa học kiến nghị, tư vấn chính sách theo đặt hàng của đơn vị sử dụng
7 Kết quả dự kiến được ứng dụng tại các cơ quan hoạch định chính sách hoặc cơ sở ứng dụng KH&CN
8 Đào tạo/hỗ trợ đào tạo NCS 1 1
PHẦN V TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ
2 Nguyên, nhiên vật liệu, cây con 34.5 34.5
6 Hội nghị, Hội thảo, kiểm tra tiến độ, nghiệm thu
7 In ấn, Văn phòng phẩm 1.5 1.5
Sản phẩm của đề tài sẽ được giao cho Khoa Công nghệ Cơ khí để quản lý và áp dụng tại Phòng thí nghiệm cơ học vật liệu, nhằm hỗ trợ sinh viên trong việc học tập và giảng viên trong nghiên cứu khoa học.
Chuyển tài sản này vào tài sản cố định của nhà trường năm 2018
The article titled "Design and Evaluation of a Shear-Mode MR Damper for Suspension System of Front-Loading Washing Machines" by D Q Bui, V L Hoang, H D Le, and H Q Nguyen was presented at the International Conference on Advances in Computational Mechanics (ACOME 2017) Published in the Lecture Notes in Mechanical Engineering by Springer in 2018, this research focuses on the development and assessment of a magnetorheological (MR) damper specifically designed to enhance the suspension system of front-loading washing machines.
TPHCM, ngày …… tháng …… năm 20…… Đơn vị chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài
Phần I Thông tin chung ii
Phần II Kết quả nghiên cứu iii
Phần III Sản phẩm, công bố và kết quả đào tạo của đề tài vii
Phần IV Tổng hợp kết quả các sản phẩm KH&CN và đào tạo của đề tài viii
Phần V Tình hình sử dụng kinh phí viii
Phần VI Kiến nghị ix
Phần VII Phụ lục ix
Danh sách các hình xii
Danh sách các bảng xiv
Danh sách các từ viết tắt xv
1.1.2 Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước 1
1.1.3 Lưu chất từ biến (MRF) 5
1.1.4 Hợp kim nhớ hình (SMA) 7
1.2 Hướng nghiên cứu của đề tài 8
1.3 Tính cấp thiết của đề tài 9
Chương 2 MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY GIẶT
2.1 Phương trình động lực học của máy giặt 11
2.2 Phương trình truyền lực từ khối lồng giặt sang thùng máy 12
2.3 Lực giảm chấn cần thiết Fre 13
Chương 3 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG GIẢM CHẤN MRF 15
3.1 Cấu hình giảm chấn MRF 15
3.2 Thiết kế tối ưu giảm chấn MRF 16
3.3 Kết quả thiết kế tối ưu 18
3.4 Chế tạo và thực nghiệm đánh giá giảm chấn MRF 19
Chương 4 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG GIẢM CHẤN SMA 22
4.1 Cấu hình giảm chấn SMA 22
4.2 Thiết kế giảm chấn SMA 23
4.3 Chế tạo và thực nghiệm đánh giá giảm chấn SMA 29
Chương 5 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN RUNG ĐỘNG CHO MÁY GIẶT CỬA TRƯỚC DÙNG VẬT LIỆU THÔNG MINH 31
5.1 Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển rung động cho máy giặt cửa trước 31
5.2 Thử nghiệm hệ thống điều khiển rung động 33
Hình 1.1: Hệ thống giảm rung cho máy giặt cửa trước 2
Hình 1.2: Đặc tính giảm cộng hưởng và cách rung của hệ thống giảm chấn bán chủ động 3
Hình 1.3: Giảm chấn ma sát dùng bọt xốp MR của công ty Lord 4
Hình 1.4: Biến thiên ứng suất trượt và độ nhớt biểu kiến theo biến dạng trượt của MRF dưới tác dụng của các từ trường khác nhau 6
Hình 1.5: Các kiểu hoạt động của MRF 7
Hình 1.6: Dữ liệu ứng suất – biến dạng – nhiệt độ thể hiện hiệu quả nhớ hình của NiTi SMA 8
Hình 2.1: Sơ đồ 2D đơn giản của máy giặt cửa trước 11
Hình 2.2: Sự truyền lực từ khối lồng giặt sang thùng máy 13
Hình 3.1: Thiết kế 2D của giảm chấn MRF 15
Hình 3.2: Mật độ từ thông trong giảm chấn MRF 19
Hình 3.3: Giảm chấn MRF mẫu cho máy giặt cửa trước 19
Hình 3.4: Hệ thống thí nghiệm kiểm tra đặc tính kỹ thuật của giảm chấn kiểu trượt 20
Hình 3.5: Kết quả thực nghiệm của giảm chấn MRF 21
Hình 4.1: Thiết kế 2D của giảm chấn SMA 22
Hình 4.2: Hệ lực cân bằng của giảm chấn SMA 23
Hình 4.3: Sơ đồ phân bố ứng suất trong thanh tròn 27
Hình 4.4: Giảm chấn SMA mẫu và các bộ phận của giảm chấn 29
Hình 5.3: Biểu đồ hoạt động của giảm chấn trong máy giặt cửa trước 33
Hình 5.4: Chỉ số rung động theo phương x của máy giặt 34
Hình 5.5: Chỉ số rung động theo phương y của máy giặt 35
Hình 5.6: Chỉ số rung động theo phương z của máy giặt 36
Bảng 3.1: Thuộc tính lưu biến của MRF 132-DG 17 Bảng 3.2: Các thông số thiết kế tối ưu của giảm chấn MRF 18
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
MRF: lưu chất từ biến
ERF: lưu chất điện biến
SMA: hợp kim nhớ hình
FEA: phân tích phần tử hữu hạn
PID: bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ
Rung động của máy giặt là vấn đề quan trọng cần chú ý, chủ yếu do khối lượng quần áo không cân bằng trong quá trình giặt Hiện tượng này thường xảy ra ở giai đoạn vắt-sấy, khi trống giặt quay với tốc độ cao, khiến quần áo bị ép chặt và tạo ra khối lượng mất cân bằng lớn Đặc biệt, máy giặt cửa trước (máy giặt ngang) dễ gặp phải tình trạng này hơn do tác động của trọng lực Rung động do lực mất cân bằng không chỉ gây ra tiếng ồn khó chịu mà còn có thể làm hỏng máy giặt nhanh chóng.
1.1.2 Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước
Nhiều nghiên cứu về hệ thống treo máy giặt đã chỉ ra hai phương pháp chính để kiểm soát rung động Phương pháp đầu tiên tập trung vào việc cân bằng khối lượng của thùng giặt, giúp giảm thiểu rung động nhưng lại có cấu trúc phức tạp và chi phí sản xuất, bảo trì cao Trong khi đó, phương pháp thứ hai sử dụng hệ thống giảm chấn để loại bỏ rung động, như được minh họa trong hình 1 với hệ thống giảm chấn điển hình cho máy giặt cửa trước.
Hình 1.1: Hệ thống giảm rung cho máy giặt cửa trước
Nhiều nghiên cứu cho thấy máy giặt thường gặp phải hiện tượng cộng hưởng cơ sở ở tần số thấp khoảng 100-200 vòng/phút do dạng thức rung động cứng của trống giặt Để khử dạng thức rung động này, cần một lực giảm chấn khoảng 100N Khi trống giặt quay với tốc độ cao trên 1000 vòng/phút, khung máy có thể bị cộng hưởng, gây ra tiếng ồn và rung động truyền sang nền nhà Hệ thống giảm chấn thông thường sử dụng bộ giảm chấn bị động với hệ số giảm chấn không đổi, nhưng điều này không kiểm soát được lực truyền từ trống giặt, dẫn đến rung động nghiêm trọng hơn ở tần số cao Do đó, để hiệu quả hạn chế cộng hưởng ở tần số thấp và cách ly rung động ở tần số cao, cần áp dụng hệ thống giảm chấn bán chủ động với hệ số giảm chấn có thể thay đổi Hình 2 mô tả đặc tính giảm cộng hưởng ở tần số thấp và cách rung ở tần số cao.
Hình 1.2: Đặc tính giảm cộng hưởng và cách rung của hệ thống giảm rung bán chủ động
Nghiên cứu về hệ thống giảm rung bán chủ động cho máy giặt cửa trước sử dụng lưu chất từ biến (MRF) đã được thực hiện bởi nhiều tác giả Michael và cộng sự đã phát triển cảm biến bán chủ động với lực giảm chấn thấp nhờ sử dụng ống xốp chứa dung dịch MRF, đạt lực giảm chấn 100N với chi phí hợp lý Cristiano và cộng sự đã chứng minh hiệu quả của ống xốp MRF trong việc giảm rung cho máy giặt, nhưng độ bền và lực giảm chấn khi không có tác động là những hạn chế chính Aydar và cộng sự thiết kế giảm chấn dạng van cho máy giặt, cho khả năng chống cộng hưởng tốt nhưng lại gặp vấn đề với lực giảm chấn tĩnh lớn (khoảng 50N) Nguyen và cộng sự đã tối ưu hóa giảm chấn MRF dạng trượt, cho thấy tiềm năng lớn, và cũng thiết kế giảm chấn loại van với lực giảm chấn hứa hẹn Tuy nhiên, các nghiên cứu này vẫn chưa thực hiện thí nghiệm kiểm chứng trên máy giặt thực tế.
Mặc dù đã có một số nghiên cứu về hệ thống giảm chấn bán chủ động cho máy giặt cửa trước, nhưng nghiên cứu vẫn còn hạn chế và chưa đầy đủ Chi phí chế tạo hệ thống này hiện vẫn cao, gây cản trở cho việc ứng dụng rộng rãi Ví dụ, giảm chấn ma sát dùng bọt xốp MR của công ty Lord có giá khoảng 300 USD, nhưng độ bền của bọt xốp chưa cao và lực giảm chấn khi không tải lớn, dẫn đến việc sản phẩm chưa được phổ biến trên thị trường.
Hình 1.3: Giảm chấn ma sát dùng bọt xốp MR của công ty Lord
Việc nghiên cứu hệ thống giảm rung bán chủ động cho máy giặt là cần thiết để đánh giá hiệu quả kinh tế và kỹ thuật Nhóm nghiên cứu sẽ tổng hợp và đánh giá các hệ thống khả dĩ, từ đó đề xuất cấu hình phù hợp với yêu cầu giặt và chi phí Hệ thống giảm rung này được kỳ vọng sẽ có chi phí thấp hơn so với sản phẩm của công ty Lord, nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả kỹ thuật vượt trội so với các giải pháp thụ động hiện có trên thị trường.
Nghiên cứu về vật liệu thông minh tại Việt Nam vẫn còn ở giai đoạn sơ khai, đặc biệt trong lĩnh vực giảm chấn sử dụng vật liệu thông minh Hầu hết các nghiên cứu trong nước đều được thực hiện thông qua hợp tác với các tổ chức nước ngoài, dẫn đến việc thiếu hụt các nghiên cứu đầy đủ và hệ thống Hiện tại, chưa có mô hình cụ thể nào được chế tạo, thực nghiệm và đánh giá kết quả trên máy giặt thực tế.
1.1.3 Lưu chất từ biến (MRF)
Lưu chất từ biến (MRF) là một loại chất lỏng không dính, bao gồm các hạt từ hóa có đường kính từ 20 đến 50 μm, thường được tạo thành từ sự kết hợp giữa dầu khoáng hoặc dầu silicon và các hạt sắt được phủ lớp vật liệu chống đông Khi chưa được kích hoạt, các hạt này di chuyển tự do và MRF thể hiện tính chất Newton Tuy nhiên, khi có từ trường tác động, các hạt sắt sẽ tự sắp xếp theo đường sức từ, làm tăng độ nhớt biểu kiến đến mức tối đa, khiến MRF chuyển thành một chất rắn đàn nhớt Ứng suất chảy trong trạng thái kích hoạt thay đổi tùy thuộc vào cường độ từ trường và có thể xuất hiện chỉ trong vài mili giây.
Chất này được phát hiện bởi Jacob Rabinow tại Cục Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ vào cuối những năm 1940 Sau đó, đã xuất hiện một làn sóng phấn khích về MRF, nhưng cảm hứng này nhanh chóng lắng xuống Chỉ đến đầu thập niên
Năm 1990, phong trào nghiên cứu về MRF (lưu chất từ tính) đã phát triển mạnh mẽ dưới sự dẫn dắt của Lord Corporation So với các loại lưu chất khác như lưu chất điện biến (ERF) và lưu chất sắt (FF), MRF thể hiện sức mạnh vượt trội khi được kích hoạt Chính vì lý do này, MRF đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị như giảm chấn, phanh, ly hợp và van.
Hình 1.4 thể hiện ứng xử liên tục của MRF dạng trượt và hình 1.5 là các kiểu hoạt động khác nhau của thiết bị MRF
Hình 1.4: Biến thiên ứng suất trượt và độ nhớt biểu kiến theo biến dạng trượt của
MRF dưới tác động của các từ trường khác nhau bao gồm: (a) định nghĩa miền trước và sau khi chảy, (b) ứng xử của lưu chất phi Newton sau khi chảy, và (c) độ nhớt biểu kiến.
Hình 1.5: Các kiểu hoạt động của MRF: (a) kiểu dòng chảy, (b) kiểu trượt và (c) kiểu nén [20-22]
1.1.4 Hợp kim nhớ hình (SMA)
Hợp kim nhớ hình (SMA) là vật liệu đặc biệt có khả năng phục hồi hình dạng ban đầu khi nhiệt độ tăng, tạo ra năng lượng lớn Ngoài ra, SMA còn có khả năng hấp thụ và phát tán năng lượng nhờ vào quá trình biến đổi hình dạng thuận nghịch dưới tải trọng tuần hoàn Với những đặc tính độc đáo này, SMA được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như hàng không, ôtô, y sinh và khai thác dầu.
