Un amortisseur magnétorhéologique est un dispositif amortisseur qui fonctionne 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 qui traversent le liquide. Cela crée un liquide épais qui résiste au mouvement et peut aider à réduire les vibrations et les chocs dans une variété d’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 qui peuvent être 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 façon dont il peut résister au mouvement ou à l’écoulement. La contrainte de cisaillement est une mesure de la façon dont un liquide résiste à être séparé ou déplacé soudainement, et aussi comment les matériaux placés dans le liquide peuvent se déplacer s’ils sont tirés rapidement dans n’importe quelle direction.
Un amortisseur est un terme désignant un dispositif utilisé pour réduire les vibrations, qui est similaire à un amortisseur utilisé sur les véhicules pour réduire le mouvement de la suspension en raison de surfaces de route inégales. De nombreux amortisseurs et amortisseurs utilisent des huiles de différentes épaisseurs pour réduire les mouvements et protéger l’équipement. Lorsque de petites particules de fer sont ajoutées aux huiles, les champs magnétiques peuvent affecter les particules de fer et modifier les propriétés du liquide.
L’ajout du mélange fer-huile à l’intérieur d’un amortisseur standard et la création d’un champ magnétique avec un courant électrique créeront un amortisseur magnétorhéologique. Au fur et à mesure que le champ magnétique augmente, les particules de fer résisteront de plus en plus au mouvement et créeront 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 ensemble. 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 ressemble plus à un solide qu’à un liquide et est très résistant à l’écoulement ou au mouvement. Si l’huile est poussée avec un piston à l’intérieur d’un cylindre, la viscosité élevée peut réduire le mouvement de l’huile à travers de petits trous dans le 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 d’avant en arrière 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 reliées à un arbre solide s’étendant à partir de l’amortisseur, l’arbre peut être fixé à un véhicule ou à une fondation de 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 augmentait dans les zones où le potentiel de dommages aux bâtiments était élevé. Une technique consistait à séparer le bâtiment du sol avec du caoutchouc ou d’autres matériaux absorbant les chocs, ce qui permettait un certain mouvement du bâtiment lors d’un tremblement de terre. Sans une certaine forme d’amortissement, cependant, le mouvement du bâtiment pourrait être extrême et des dommages ou une défaillance complète pourraient se produire. 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 étaient un autre domaine d’intérêt pour les systèmes d’amortissement magnétique au 20e siècle. L’intérêt pour le confort des passagers et un niveau accru de systèmes de sécurité ont 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 lorsqu’une vibration était détectée. De plus, les systèmes de sécurité pourraient détecter un dérapage ou une éventuelle situation de retournement et modifier le comportement de la suspension pour y remédier.
Les armes militaires étaient un autre domaine où les amortisseurs magnétorhéologiques pouvaient apporter un avantage. Lorsqu’il était monté sur un gros canon, l’amortisseur pouvait détecter le tir d’un projectile et s’activer pour réduire le recul. Cela réduisait non seulement l’usure de l’arme, mais dans les chars mobiles ou les canons, la réduction des chocs pourrait réduire la fatigue des soldats tirant les armes.