Qu'est-ce qu'un amortisseur magnétorhéologique?
Un amortisseur magnétorhéologique est un dispositif d’amortissement qui agit en plaçant un champ magnétique sur un mélange d’huile liquide et de particules de fer. Les particules de fer sont attirées par le champ magnétique et s'alignent le long des lignes de champ magnétique traversant le liquide. Cela crée un liquide épais qui résiste aux mouvements et peut aider à réduire les vibrations et les chocs dans diverses applications. Ces fluides sont parfois appelés fluides intelligents, car ils changent de propriétés lorsque le champ magnétique est ajouté ou modifié.
La rhéologie est l'étude des effets des liquides et des solides lorsqu'ils sont exposés à des mouvements ou à des pressions. Dans les liquides, les principales caractéristiques utiles pour le contrôle des vibrations sont la viscosité et la contrainte de cisaillement. La viscosité fait référence à l'épaisseur d'un liquide et à la manière dont il peut résister au mouvement ou à l'écoulement. La contrainte de cisaillement est une mesure de la résistance d'un liquide à être séparé ou déplacé brusquement, ainsi que de la manière dont les matériaux placés dans le liquide peuvent se déplacer s'ils sont tirés rapidement dans n'importe quelle direction.
Un amortisseur est un terme utilisé pour désigner un dispositif utilisé pour réduire les vibrations. Cet amortisseur est similaire à un absorbeur de choc utilisé sur des véhicules pour réduire le mouvement de la suspension dû à des surfaces de route inégales. De nombreux amortisseurs et amortisseurs utilisent des huiles de différentes épaisseurs pour réduire les mouvements et protéger les équipements. Lorsque de petites particules de fer sont ajoutées aux huiles, des champs magnétiques peuvent affecter les particules de fer et modifier les propriétés du liquide.
L'ajout du mélange fer-huile dans un amortisseur standard et la création d'un champ magnétique avec un courant électrique créeront un amortisseur magnétorhéologique. À mesure que le champ magnétique augmente, les particules de fer vont de plus en plus résister au mouvement et créer des niveaux plus élevés d'amortissement des vibrations. Si un contrôleur électrique est ajouté avec un logiciel pour contrôler le champ magnétique, un amortisseur magnétorhéologique variable peut être utilisé pour réduire rapidement les vibrations et protéger les structures ou les véhicules.
Les particules de fer dans les amortisseurs sont souvent recouvertes d'un polymère pour les empêcher de coller les unes aux autres. Garder les particules très petites aide à les maintenir en suspension dans l'huile et les empêche de se déposer au fond de l'amortisseur. Lorsque le champ magnétique est créé, le mélange devient plus un solide qu'un liquide et est très résistant à l'écoulement ou au mouvement. Si l'huile est poussée avec un piston dans un cylindre, la viscosité élevée peut réduire le mouvement de l'huile à travers les petits trous du piston.
La contrainte de cisaillement peut être utilisée en remplaçant le piston par une série de plaques immergées dans l'huile. Les plaques se déplacent dans le liquide et lorsque le champ magnétique est activé, le mélange fer-huile s'épaissit rapidement et devient très résistant au cisaillement. Si les plaques sont connectées à un arbre solide partant de l'amortisseur, l'arbre peut être attaché à la fondation d'un véhicule ou d'un bâtiment et fournir un système d'amortissement.
La protection contre les tremblements de terre est devenue un domaine de recherche accru à la fin du 20e siècle, alors que le développement humain se développait dans des zones où le potentiel de dommages aux bâtiments était élevé. Une technique consistait à séparer le bâtiment du sol avec du caoutchouc ou un autre matériau absorbant les chocs, ce qui permettait un certain mouvement du bâtiment pendant un séisme. Toutefois, sans amortissement, le mouvement du bâtiment peut être extrême et des dommages, voire une panne complète, peuvent survenir. L'ajout d'un système d'amortisseur magnétorhéologique à la base du bâtiment a permis aux architectes de réduire le mouvement du bâtiment avec un système contrôlable.
Les véhicules constituaient un autre domaine d’intérêt pour les systèmes d’amortissement magnétiques au XXe siècle. L'intérêt porté au confort des passagers et à un niveau accru de systèmes de sécurité a conduit à des amortisseurs utilisant la technologie des amortisseurs magnétorhéologiques pour fournir une suspension variable. Le conducteur pouvait choisir un niveau de confort de conduite à l'aide d'un sélecteur, qui indiquerait à un contrôleur la quantité de champ magnétique à créer lors de la détection de vibrations. De plus, les systèmes de sécurité pourraient détecter les dérapages ou les renversements possibles et modifier le comportement de la suspension pour y remédier.
Les armes militaires constituent un autre domaine dans lequel les amortisseurs magnétorhéologiques pourraient présenter un avantage. Lorsqu'il est installé sur un gros canon, l'amortisseur peut détecter le tir d'un projectile et s'activer pour réduire le recul. Ceci non seulement réduit l'usure de l'arme, mais également dans les chars ou canons mobiles, la réduction des chocs pourrait réduire la fatigue des soldats tirant avec les armes.