VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ REŠERŠE TECHNICKÝCH APLIKACÍ RHEOLOGICKÝCH OLEJŮ (VÝPOČTOVÉ A EXPERIMENTÁLNÍ MODELOVÁNÍ)

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV MECHANIKY TĚLES, MECHATRONIKY A BIOMECHANIKY FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF SOLID MECHANICS, MECHATRONICS AND BIOMECHANICS REŠERŠE TECHNICKÝCH APLIKACÍ RHEOLOGICKÝCH OLEJŮ (VÝPOČTOVÉ A EXPERIMENTÁLNÍ MODELOVÁNÍ) RESEARCH STUDY OF TECHNICAL APPLICATION OF RHEOLOGICAL OILS (COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MODELLING) BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR BLANKA KOUŘILOVÁ prof. Ing. EDUARD MALENOVSKÝ, DrSc. BRNO 2013

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky Akademický rok: 2012/2013 ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE student(ka): Blanka Kouřilová který/která studuje v bakalářském studijním programu obor: Strojní inženýrství (2301R016) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma bakalářské práce: Rešerše technických aplikací rheologických olejů (výpočtové a experimentální modelování) v anglickém jazyce: Research study of technical application of rheological oils (computational and experimental modelling) Stručná charakteristika problematiky úkolu: Rheologické oleje jsou v technické praxi hodně užíváni. Práce je zaměřena na literární rešeršní studii výpočtových modelů a experimentálních zařízení pro stanovení dynamických vlastností olejů v různých oblastech praktických aplikací. Cíle bakalářské práce: 1. Provést literární rešeršní studii technických aplikací rheologických olejů. 2. Provést literární rešeršní studii výpočtových modelů rheologických olejů. 3. Provést literární rešeršní studii experimentálních zařízení pro stanovení dynamických vlastností rheologických olejů.

Seznam odborné literatury: Harnoy, A.: Bearing Design in Machinery. 2003. Roupec, J.: Mezní a degradační procesy magnetoreologických tlumičů odpružení. Disertační práce VUT Brno, 2011. Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. Eduard Malenovský, DrSc. Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2012/2013. V Brně, dne 13.12.2012 L.S. prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc., dr. h. c. Ředitel ústavu Děkan fakulty

Abstrakt Tato bakalářská práce, jež má rešeršní charakter, pojednává o rheologických olejích a jejich využití. Začátek se zabývá stručným úvodem do rheologie a základní terminologií. Na něj volně navazuje část věnována problematice rheologických olejů jejich složení, vlastnosti a chování. Většinu práce zaujímá popis vybraných zařízení využívající magnetorheologické oleje, a to především tlumičů. U každého je ve zkratce uveden popis daného zařízení a princip fungování, včetně základních výpočtů. Klíčová slova rheologie, nenewtonovské kapaliny, viskozita, magnetorheologické oleje, modely magnetorheologických kapalin, magnetorheologické tlumiče, magnetorheologické brzdy

Abstract This bachelor s thesis, which has a character of information research, deals with rheological fluids and their use. The beginning is concerned with a brief introduction to rheology and basic terminology. The following part is dedicated to the issue of rheological fluids their composition, properties and behavior. Most of the thesis deals with the description of selected devices which use magnetorheological fluids, mainly dampers. Each of them is accompanied by a short description of the devices and the principle of function, including basic calculation. Keywords rheology, non-newtonian fluids, magnetorheological fluids, viscosity, models of magnetorheological fluids, magnetorheological dampers, magnetorheological brake

Bibliografická citace KOUŘILOVÁ, B. Rešerše technických aplikací rheologických olejů (výpočtové a experimentální modelování). Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2013. 50 s. Vedoucí bakalářské práce prof. Ing. Eduard Malenovský, DrSc.

Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci na téma Rešerše technických aplikací rheologických olejů (výpočtové a experimentální modelování) vypracovala samostatně pod vedením prof. Ing. Eduarda Malenovského, DrSc. a s použitím literatury uvedené v seznamu. V Brně dne 17. 5. 2013... Blanka Kouřilová

Poděkování Tímto bych chtěla poděkovat vedoucímu bakalářské práce prof. Ing. Eduardovi Malenovskému, DrSc. za věnovaný čas, odbornou pomoc a cenné rady. Poděkovat bych chtěla také všem, kteří mě při studiu podporovali.

Obsah Historie... 15 1 Úvod do problematiky... 17 1.1 Rheologie jako věda... 17 1.2 Newtonův zákon viskozity... 17 1.3 Nenewtonovské kapaliny... 19 2 Rheologické oleje... 21 2.1 Složení a vlastnosti... 21 2.2 Měření viskozity... 23 2.3 Modely rheologických olejů... 24 2.4 Degradace rheologických olejů... 27 2.5 Typy rheologických zařízení... 27 3 Využití rheologických olejů... 29 3.1 MR zařízení v automobilovém průmyslu... 29 3.1.1 MR tlumiče závěsného systému sedadel... 29 3.1.2 MR tlumiče závěsného systému automobilů... 32 3.2 MR tlumiče v rotorových soustavách... 35 3.3 MR tlumiče pro redukci seizmicity... 39 3.4 MR rotační brzdy v kloubních náhradách... 41 4 Další využití rheologických olejů... 43 Seznam použité literatury... 45 Seznam použitých zkratek a symbolů... 49

Historie Magnetorheologické (MR) oleje patří mezi méně známé, avšak důležité a rychle se rozvíjející technické objevy. Jsou součástí skupiny kapalin (smart fluids), které za určitých podmínek výrazně mění svoje vlastnosti. V případě těchto olejů je zapotřebí magnetického pole, jež způsobuje zvýšení či snížení viskozity. Právě této skutečnosti se využívá v několika zařízeních (tlumiče, spojky, ) z různých oblastí ze strojírenství, stavebního průmyslu či zdravotnictví. Jako první vyvinul MR kapalinu koncem čtyřicátých let Jacob Rabinow z Amerického institutu pro normy (U. S. National Bureau of Standards). Jeho prvotním zařízením byla spojka, patentovaná spolu s MR kapalinou v roce 1947. Konstrukcí se tato spojka zásadně neliší od spojek navrhnutých v posledních letech (viz obr. 1). Po objevení zaznamenaly MR kapaliny velký vývoj, vycházely různé práce a vydávaly se mnohé patenty. Rozmach byl přerušený koncem šedesátých let, kdy se dostaly do popředí kapaliny elektrorheologické. Středem zájmu se MR kapaliny opět staly až po roce 1980, od poloviny devadesátých let se začaly prakticky využívat. [1, 2] Nejvíce se MR zařízení rozšířila v automobilovém průmyslu, a to v podobě tlumičů závěsných systémů sedadel i celých automobilů. MR tlumiče se nacházejí také v systémech, kde je zapotřebí regulovat vibrace o různých, rychle se měnících amplitudách a rychlostech. Sem patří například seizmické tlumiče nebo tlumiče v lanových mostech. Další využití nalezly MR kapaliny v protetické technologii, rotorových soustavách a mnoha dalších. Obr. 1 Schéma MR spojky [3] 15

1 Úvod do problematiky 1.1 Rheologie jako věda Pojem rheologie zavedl profesor Eugene Cook Bingham z Lafayetteské univerzity v Eastonu v Pennsylvanii. Veřejnosti jej představil roku 1929 a to při vzniku americké společnosti pro rheologii The Society of Rheology. Samotné slovo má svůj původ v řečtině. Vychází z citátu panta rei, jenž je připisován filozofovi Hérakleitovi z Efesu, a v češtině znamená vše plyne. Obr. 1.1 a) Hérakleitos z Efesu [4]; 1.1 b) Eugene Cook Bingham [5] Rheologie je věda zabývající se deformací a tokem látek vlivem působícího napětí. Látkou zde rozumíme převážně kapaliny (ne všechny), avšak mohou to být i pevná tělesa, které mají některé vlastnosti kapalin. Jejich společným znakem je smykové napětí, které není úměrné rychlosti deformace, to znamená, že u nich neplatí Newtonův zákon viskozity. Takovéto látky se nazývají nenewtonovské a patří sem i rheologické oleje. [6, 7] 1.2 Newtonův zákon viskozity Podle slovníku cizích slov je viskozita definována takto: odpor, jímž tekutina působí proti silám snažícím se vzájemně posunout její nejmenší částice, vazkost, vnitřní tření. [8] Důsledek viskozity můžeme vidět v reálné kapalině. Pokud tato kapalina proudí, pak se dvě sousední vrstvy molekul k sobě relativně pohybují, díky čemuž dochází mezi nimi ke tření a ke vzniku smykového napětí. [9] Naopak v ideální kapalině, kde žádná vazkost neexistuje, nemůže vzniknout ani tření ani smykové napětí. 17

Velikost smykového napětí lze určit z Newtonova zákona viskozity: (1.1) kde, η je dynamická viskozita, a či je gradient rychlosti neboli také smykový spád. Dynamická viskozita určuje velikost vnitřního tření tekutin (čím větší viskozita, tím větší tření a naopak). Je to materiálová charakteristika, která nezávisí na gradientu rychlosti. Je však funkcí teploty a tlaku, přičemž vliv tlaku není tak výrazný jako vliv teploty. U plynů s rostoucí teplotou viskozita roste, naopak u kapalin klesá. Smykový spád stanovuje změnu rychlosti deformace (obr. 1.4). [9] Obr. 1.2 a) Závislost smykového napětí na gradientu rychlosti toková křivka; 1.2 b) Závislost dynamické viskozity na gradientu rychlosti viskózní křivka [9]. Obr. 1.3 Závislost viskozity vody a vzduchu na teplotě [9] 18

Obr. 1.4 Vytvoření lineárního rychlostního profilu [9] Tekutiny, které se řídí Newtonovým zákonem viskozity, se nazývají newtonovské. Patří sem veškeré plyny a páry a také mnoho běžných kapalin, jako např. voda. 1.3 Nenewtonovské kapaliny Nenewtonovské či nelineárně viskózní kapaliny se označují takové kapaliny, pro které Newtonův zákon viskozity neplatí. Lze však pro ně napsat alternativní rovnici pro výpočet smykového napětí jako pro látky newtonovské, akorát s tím rozdílem, že η je v tomto případě viskozita zdánlivá. Tato viskozita není materiálovou charakteristikou, ale záleží na gradientu rychlosti či na smykovém napětí. Nelinearitu viskozity způsobuje změna vnitřní struktury kapaliny během jejího proudění. [9] Obr. 1.5 Změny vnitřní struktury nenewtonovské kapaliny během proudění [9] 19

Nenewtonovské kapaliny je možné rozdělit z hlediska závislosti jejich viskozity na různých faktorech do několika skupin: a) zobecněné kapaliny I. binghamské kapaliny ideálně plastické (zjednodušený model reálně plastických kapalin), tekutost získávají až od určitého napětí, binghamský model kapaliny se využívá i při popisu chování rheologických kapalin II. pseudoplastické kapaliny viskozita klesá s rostoucím smykovým pádem III. dilatantní kapaliny viskozita roste s rostoucím smykovým spádem b) viskoelastické kapaliny tekuté, podobají se plastickým pevným látkám c) kapaliny s časovou závislostí vlastnosti jsou závislé na době působení napětí I. tixotropní kapaliny s dobou napětí viskozita klesá II. reopexní kapaliny s dobou napětí viskozita roste [10] Obr. 1.6 a) Tokové křivky; b) Viskózní křivky (newtonovská tekutina (1) a kapalina pseudoplastické (2), dilatantní (3), reálně plastická (4) a Binghamova (5)) [9] 20

2 Rheologické oleje Rheologické oleje se řadí do skupiny tzv. smart fluids. Tento výraz se běžně do češtiny nepřekládá, ale dal by se přepsat jako chytré kapaliny. Ty jsou takto nazývány z toho důvodu, že po aplikaci elektrického či magnetického pole (tj. po jejich aktivaci) dokážou téměř okamžitě změnit svoje rheologické vlastnosti. Typickým zástupcem těchto vlastností je závislost viskozity na velikosti intenzity daného pole. Smart fluids jsou tedy za normálních podmínek tekuté a v aktivovaném stavu polotuhé až tuhé. [11] Podle druhu působícího pole rozdělujeme rheologické oleje na dva typy elektrorheologické a magnetorheologické, druhé jmenované se využívají častěji. 2.1 Složení a vlastnosti Rheologické oleje obsahují feromagnetické částice, nosnou kapalinu a aditiva. Feromagnetické částice bývají převážně železné, kulovitého tvaru, o velikosti 0,1 až 10 mikrometrů a zaujímají obvykle 20 40 % objemu oleje. Aby se zabránilo sedimentaci těchto částic, musí se do oleje přidávat aditiva. Jako nosná kapalina se používá hydrokarbonový olej, silikonový olej, voda a jiné kapaliny, záleží na typu aplikace. [11] Obr. 2.1 Mikroskopický snímek magnetorheologické kapaliny (bez působení magnetického pole) [12] Jestliže na rheologické oleje nepůsobí žádné elektrické či magnetické pole, pak jsou tyto oleje v tekutém stavu a mají jen velmi malou viskozitu. Pokud však přejdou do stavu aktivovaného, feromagnetické částice se začnou uspořádávat ve směru totožném se směrem elektrického (magnetického) indukčního toku, až vytvoří řetězce. Ty znemožní pohyb nosné kapaliny, čímž se zvýší viskozita a vznikne určité počáteční napětí neboli mez kluzu. Celý proces zformování řetězců trvá v řádech milisekund. [11] 21

Obr. 2.2 Schéma a mikroskopický snímek magnetorheologické kapaliny v neaktivovaném (a) a v aktivovaném stavu (b) [13] Obr. 2.3 Magnetorheologická kapalina v neaktivovaném (vlevo) a v aktivovaném stavu (vpravo) [14] Právě závislost meze kluzu (viskozity) na intenzitě magnetického pole je pro rheologické kapaliny charakteristickým rysem (viz obr. 2.4 (vlevo)). Mezi další typické znaky patří vztah mezi smykovým napětím a smykovým pádem a dalšími veličinami, tomu se věnuje podkapitola 2.3. Důležitý je také tvar rychlostního profilu, jenž záleží na mnoha faktorech: na tečení rheologické kapaliny, na relativním pohybu desek, mezi kterými se kapalina nachází, a na mnoho jiných. Na obr. 2.4 (vpravo) je znázorněn rychlostní profil tekoucího oleje mezi dvěma statickými deskami. V oblasti I a II se kapalina chová téměř jako newtonovská, ale v oblasti III jako pevné těleso. [15] Obr. 2.4 a) Závislost meze kluzu na intenzitě magnetického pole různých MR kapalin; b) Rychlostní profil MR kapaliny mezi dvěma pevnými deskami (vpravo) [15] 22

2.2 Měření viskozity Jak již bylo napsáno, viskozita hraje významnou roli při popisu rheologických kapalin, proto je nalezení její hodnoty velmi důležité. K tomu slouží přístroje zvané viskozimetry a rheometry. První typ zjišťuje vlastnosti čistě viskózní kapaliny, druhý je vhodný pro měření viskoplastické kapaliny, tedy i reologické. Rheometry bývají různého provedení (existuje více jak 10 typů) a lze je obecně shrnout do tří velkých skupin rotační, kapilární a kuličkové. Nejčastěji používanými rheometry jsou rotační, jelikož kapilární v případě nenewtonovských kapalin není možné použít a kuličkové jsou vhodné pouze pro čiré kapaliny. [16, 17] Rotační rheometry fungují na jednoduchém principu. Skládají se ze dvou souosých válců, přičemž vnitřní (rotor) koná rotační pohyb při konstantní úhlové rychlosti. Pomocí torzního snímače se pak určí moment, z něhož se vypočítá viskozita a smykové napětí. U rotačního válcového rheometru platí následující vztahy: (2.1) kde je smykový spád na libovolném poloměru r mezi vnějším válcem a rotorem, R i je poloměr rotoru, R a je poloměr vnějšího válce, Ω je úhlová rychlost rotoru a M je geometrický faktor. (2.2) kde τ r smykové napětí ve vyšetřovaném poloměru r, M d je změřený moment, L je délka rotoru, Cl je korekční faktor a A je tvarový faktor. (2.3) kde η je viskozita. [16] Obr. 2.5 Typy senzorových systému rotačních viskozimetrů a rheometrů: a) dvoukomorový, b) HAAKE systém, c) Mooney-Ewart systém, d) ISO/DIN systém [16] 23

Při zkoumání rheologických kapalin musí být čas měření dostatečně dlouhý, jelikož se může jednat o kapalinu tixotropní nebo reopexní. Pokud bychom tento fakt zanedbali, výsledky by neodpovídaly skutečnosti. Z toho důvodu je měření prováděno delší dobu a hodnoty jsou zaznamenávány několikrát během testu. Charakteristiky rheologických kapalin v aktivovaném stavu lze určovat pomocí pístového průtokového rheometru. Měřicí přístroj je upevněn do speciálního držáku, který zajišťuje pohyb pístu. Ten protlačuje kapalinu otvorem s magnetickým polem. [18] 2.3 Modely rheologických olejů Smykové napětí je pro popis chování MR kapalin neméně důležité jako viskozita. Abychom mohli vystihnout jeho hodnotu, bylo vytvořeno několik analytických a empirických modelů, jež uvádějí smykové napětí v různých závislostech. Pro ukázku uveďme alespoň několik z nich. V neaktivovaném stavu se rheologický olej chová jak newtonovská kapalina, na rozdíl od aktivovaného, kdy jej nejlépe vystihuje Binghamský model. V takovém případě je velikost smykového napětí dána touto rovnicí: kde τ je počáteční smykové napětí závisející na velikosti intenzity elektrického (magnetického) pole, η viskozita, která je v tomto případě konstanta, a smykový spád. Dalším model je tzv. Herschel-Bulkley model. Je obdobou Binghamského, navíc ale bere v úvahu smykové houstnutí (tj. když viskozita roste se zvyšujícím se smykovým pádem) a smykové řídnutí (tj. když viskozita klesá se zvyšujícím se smykovým spádem). Smykové napětí určuje tento vztah: (2.4) (2.5) kde K a m jsou parametry rheologického oleje. Jestliže m < 1, pak rovnice zohledňuje smykové houstnutí, pokud m > 1, pak zohledňuje smykové řídnutí. [15] Obr. 2.6 Binghamský a Herschel-Bulkley model [15] 24

Binghamský model v podstatě vznikl sloučením tlumiče a prvku vykazující Coulombovské tření. Odpovídající tlumící síla vyvolaná MR tlumič je tedy dána rovnicí: (2.6) kde f t je třecí síla související se smykovým napětím MR oleje, c 0 je koeficient tlumení a f 0 je síla vyvolaná akumulátorem, pokud se v tlumiči nachází. Předešlému je podobný model, jehož tvůrci jsou D. R. Gamota a F. E. Filisko. Vznikl sloučením Binghamského a modelu pro lineární tuhá tělesa. [19] Obr. 2.7 Zjednodušené schéma Binghamského modelu [15] Následující dva modely vyjadřují smykové napětí v závislosti na objemovém zlomku feromagnetických části anebo na intenzitě magnetického pole. První z nich empiricky odvodil J. D. Carlson a má následující tvar: (2.7) kde C je konstanta závisející na nosné kapalině, Φ je objemový zlomek feromagnetických částic a H je intenzita magnetického pole. V některých literaturách se uvádí i jeho obecný zápis: (2.8) kde C 1 a C 2 jsou konstanty určené nosnou kapalinou. [20] Druhý model má taktéž empirický původ a jeho hlavním tvůrcem je považován J. M. Ginder. Tento model charakterizuje následující rovnice: (2.9) kde μ 0 je permeabilita vakua a M s je saturační magnetizace. Po dosažení kompletní saturace všech částic, smykové napětí přestává být ovlivňováno intenzitou magnetického pole a při tom platí: (2.10) kde ξ(3) je rovno 1,202, [21] 25

Obr. 2.8 Závislost smykového napětí a viskozity na intenzitě magnetického pole vybraných MR olejů při konstantním smykovém spádu [22] Hysterezní chování MR kapalin v tlumičích nejvhodněji vystihuje model Bouc-Wen, jenž existuje ve dvou variantách jednoduchý a modifikovaný fenomenologický. Podle jednoduchého je tlumící síla nelineární a je definována takto:, (2.11) kde α je Bouc-Wen parametr související s mezí kluzu MR kapaliny, k 0 je tuhost pružiny, c 0 koeficient tlumení a z je hysterezní deformace (viz obr. 2.9). Tlumící síla se u MR zařízení se vždy odvíjí od velikosti působícího napětí. To zohledňuje Bouc-Wen parametr α, tuhost pružiny k 0 a koeficient tlumení c 0, jež jsou lineární funkcí efektivní hodnoty napětí: (2.12) (2.13) (2.14) kde α a, α b, c 0a, c 0b, k 0a, k 0b jsou příslušné parametry a koeficienty a u je efektivní hodnota napětí určená vztahem: (2.15) kde η je viskozita MR oleje a v je aktuální působící napětí U modifikovaného fenomenologického Bouc-Wen modelu je sílá taktéž nelineární, avšak vyčíslení se provede podle následující rovnice: (2.16) kde pro koeficienty c 1 a k 1 platí modifikované rovnice 2.13 a 2.14. Po stanovení veškerých neznámých parametrů je možné při různých vstupech (posunutí, aktuální napětí) celkem přesně předpovídat chování systému. [23] 26

Obr. 2.9 Schéma jednoduchého (vlevo) a modifikovaného fenomenologického Bouc-Wen modelu [23] 2.4 Degradace rheologických olejů Po určité době zatěžovaní dochází v rheologické kapalině ke změnám, které způsobují zhoršení jejích vlastností. Nejčastějším jevem je sedimentace těžkých feromagnetických částic. Ta zapříčiňuje smykové řídnutí kapaliny a snížení MR efektu, jelikož se díky usazenině tvoří slabší řetězce. Sedimentaci lze zpomalit a to použitím jiné nosné kapaliny, upravením feromagnetických částic (např. povlakováním) nebo přidáním různých aditiv. Dále může v kapalině nastat provozní houstnutí (in-use-thickening). Na železných částicích vzniká působením nosné kapaliny vrstvy oxidů, které se vzájemným otěrem odlupují a rozptylují se do okolí (obr. 2.9). Tomu je též možné zabránit přidáním povlaku na feromagnetické částice. [24] Obr. 2.9 Mikroskopický snímek železným části před zatěžováním (vlevo) a po 540 hodinách zatěžování [25] 2.5 Typy rheologických zařízení Mezi základní provozní módy patři následující tři typy: a) ventilový tekoucí rheologická kapalina se nachází mezi dvěma statickými deskami, odpor toku je určován elektrickým (magnetickým) polem, které působí kolmo na tok použití: servoventily, různé tlumiče, aktuátory 27

b) smykový rheologická kapalina se nachází mezi dvěma deskami, které se k sobě relativně pohybují (translačně, rotačně), elektrické (magnetické) pole působí kolmo na desky a ovlivňuje závislost smykového napětí na smykovém spádu použití: spojky, brzdy, tlumiče c) tlakový tok rheologické kapaliny je způsobem pohybem rovnoběžných desek, které působením síly mění svoji vzájemnou vzdálenost, odpor toku je určován elektrickým (magnetickým) polem, které působí kolmo na tok použití: tlumiče vibrací [26] Obr. 2.10 Provozní módy rheologických zařízení: a) ventilový, b) smykový, c) tlakový [27] 28

3 Využití rheologických olejů Rheologické oleje se vyskytují v mnoha technických odvětvích, především v automobilovém průmyslu a stavebnictví. Stále více se však rozšiřují i do ostatních věd, kde největší rozvoj zaznamenává lékařství. 3.1 MR zařízení v automobilovém průmyslu Zařízení využívajících MR oleje lze v automobilovém průmyslu najít hned několik. Patří sem převážně tlumiče, a to jak sedadel, tak i kabiny či celého vozidla, protože vibrace způsobují vážné zdravotní komplikace bolesti, únavu a některé další. Jejich vliv na lidské tělo se posuzuje podle efektivní hodnoty zrychlení kmitání, přičemž za přijatelné se považují hodnoty do 0,315 m.s -2 (viz tab. 3.1). [28] Efektivní hodnota zrychlení Pravděpodobná reakce těla méně než 0,315 m.s -2 pohodlné 0,315 0,63 m.s -2 slabě nepohodlné 0,5 1 m.s -2 mírně nepohodlné 0,8 1,6 m.s -2 nepohodlné 1,25 2,5 m.s -2 velmi nepohodlné více než 2 m.s -2 extrémně nepohodlné Tab. 3.1 Klasifikace vibrací [28] MR tlumiče se vyskytují převážně v nákladních automobilech a jejich dalšímu rozšíření brání vysoká cena, jelikož správnou funkci MR tlumiče zajišťují různé senzory a řídící jednotka. Dalším MR zařízením, které se v tomto průmyslu vyskytují, jsou např. spojky. 3.1.1 MR tlumiče závěsného systému sedadel Nejrozšířenějším typem tlumičů sedadel jsou pasivní olejové tlumiče, které však nedokážou reagovat na prudké změny automobilu (akcelerace, brzdění) a ani na střídání povrchů vozovky. S objevením a vývojem magnetorheologické kapaliny se také začaly vyrábět nové semi-aktivní tlumiče, jež mohou měnit tlumící sílu dle aktuální situace. 29

Schéma MR tlumiče je znázorněno na obr. 3.1. Zde je možné vidět, že je podobný běžnému pasivnímu, navíc se v něm ale nachází cívka, která se pohybuje spolu s pístovou hlavou a případná přebytečná MR kapalina vznikající tepelnou roztažností se shromažďuje v zásobníku plynu. Ten má za úkol udržovat přijatelný tlak v tlumiči. [29] Obr. 3.1 Schéma magnetorheologického tlumiče jednoplášťového (vlevo) a dvouplášťového (vpravo) [29] Každý tlumič je charakterizován tlumící silou, jež je závislá na odporu toku, který je vyvíjen na kapalinu procházející prstencovou mezerou. V případě MR tlumiče, je tento odpor ovlivňován mimo jiné velikostí magnetického pole. Pokud magnetické pole nepůsobí (intenzita magnetického pole je nulová), pak velikost odporu toku je rovna: (3.1) kde ΔP e je tlaková ztráta, Q je objemový průtok kapaliny za jednotku času, η je viskozita MR kapaliny, L je délka prstencové mezery, b je průměr prstencové mezery a h m je šířka prstencové mezery. V případě, že cívkou začne procházet proud, vznikne magnetické pole a tlaková ztráta se zvětší v závislosti na intenzitě magnetického pole podle vztahu: (3.2) kde τ(h) je mez kluzu v závislosti na intenzitě magnetického pole, α a β jsou charakteristiky dané MR kapaliny a H je intenzita magnetického pole, kterou lze vyjádřit rovnicí: (3.3) kde N je počet závitů na cívce a I je proud procházející cívkou. 30

Pro zjednodušení výpočtu tlumící síly v závislosti na proudu budeme předpokládat, že MR kapalina je nestlačitelná, a též zanedbáme a setrvačnost kapaliny a třecí síly. Za takových podmínek je tlumící síla rovna: (3.4) kde C e je stlačitelnost plynu, A r je objem pístnice, A p je objem pístu, X p je poloha pístnice vzhledem k základní pozice (ta je zobrazena na obr. 3.1) a V p je rychlost pístnice. Tuto rovnici může také přepsat do tvaru: (3.5) kde k e je odpor způsobený tlakem plynu, c e je součinitel útlumu vyvolaný viskozitou MR oleje a F MR je složka tlumící síly ovlivňovaná intenzitou magnetického pole. [29] Obr. 3.2 a) Závislost tlumicí síly na rychlosti pístu; b) Závislost tlumící síly na čase [29] K tomu, aby byla jízda co nejpohodlnější, je zapotřebí vyvinout kvalitní odpružení jak závěsného systému sedadla, tak i sedadla samotného. Ideální stav by nastal, kdyby sedadlo zůstávalo po celou dobu jízdy v určité, neměnné poloze bez ohledu na nerovnosti vozovky. Takového stavu však není možné zcela dosáhnout. Obr. 3.3 Schéma sedadla a závěsného systému [26] 31

Běžný závěsný systém sedadla, jako je na obr 3.3, je spojen s podlahou kabiny přes magnetorheologický tlumič (c 1 ). Tlumič je ovládán řídící jednotkou, která získává informace ze systému senzorů a má za úkol určovat velikost proudu potřebnou pro vytvoření požadované tlumící síly. Vzorec pro výpočet hodnoty tohoto proudu je možné získat kombinací rovnic (3.2) až (3.5): (3.6) Velikost tlumící síly F MR se stanoví podle algoritmu uloženého v řídící jednotce. Algoritmů existuje několik a výběr závisí na požadavcích, které jsou na systém kladeny. Např. SMC (Sliding Mode Control) určuje tlumící sílu na základě rozdílu aktuální polohy sedadla vůči podlaze a polohy rovnovážné. [30] Ze vztahu (3.6) je vidět, že velikost proudu závisí také na úhlu, který svírá MR tlumič s podlahou kabiny, a jeho nastavení tedy ovlivňuje velikost celkové tlumící síly. Celková optimalizace systému je složitá a je nutné provést mnoho testů. Obr. 3.4 Experimentální zařízení s MR tlumičem pro kontrolu vibrací [29] 3.1.2 MR tlumiče závěsného systému automobilů Jízdní vlastnosti každého motorového vozidla výrazně závisí mimo jiné také na použitém závěsném systému. Mezi jeho dvě hlavní části patří péro a tlumič, podle kterého se systém rozděluje na tři kategorie pasivní, aktivní a semi-aktivní. Nastavení pasivního tlumiče (např. olejového) je pevně dané a nelze jej nijak měnit. Na rozdíl od toho aktivní dokáže okamžitě reagovat na měnící se podmínky stavu vozovky. Jeho největší nevýhodou však je, že je plně elektronizovaný a při chybě některé ze součástí závěsného systému může přestat zcela fungovat. 32

Semi-aktivní tlumič kombinuje výhody aktivního a pasivního. Stejně jako aktivní mění tlumicí sílu podle aktuální situace, avšak s větším zpožděním než aktivní (v řádech milisekund), což je považováno za jeho hlavní nevýhodu. Pokud by v tomto případě přestala fungovat řídící jednotka či nějaký senzor, začne se tlumič chovat jako pasivní. [30] Do této kategorie patří i MR tlumič. Obr. 3.5 MR tlumič používaný v závěsném systému vozů Mercedes-Benz [31] MR tlumič závěsného systém má podobnou stavbu jako tlumič použitý v sedadlech a stejným způsobem se stanoví i tlumící síla F d. Pro tuto sílu se však nepřiřazuje odpovídající proud, nýbrž napětí, které se určuje algoritmy. Mezi nejčastěji používané patří ty, které vyhodnocují napětí ze vzájemného vztahu požadované síly f c a aktuální tlumicí síly vytvářené MR tlumičem f. Patří sem tři následující: a) HSF Heaviside Step Function control kde v je výsledné napětí, V max je maximální možné napětí a H je jednotkový skok. [32] (3.7) Obr. 3.6 Grafické znázornění podmínky HSF [32] 33

b) SFM Signum Function Method obdobná jako HSF, využívá se převážně v tlumičích u vlaků (3.8) kde: (3.9) (3.10) kde N je počet porovnání mezi požadovanou silou f c a tlumící silou f a k je konstanta v rozsahu od -10-1 do -10-4. [33] Obr. 3.7 Grafické znázornění první části SFM (N = 6, k < 0, f > 0, fc > 0): a) f c > f, pak v 1 = V max, b) f c v 1 = 2/3V max, c) f c < f, v 1 = 0 [33] f, pak Obr. 3.8 Grafické znázornění druhé časti SFM za podmínky v = V max : a), pak v 2 = 0, v = 0 b), pak v 2 = 1, v = v 1 [33] 34

c) CSC Continuous State Control Pokud je: (3.11) a pokud je: (3.12) Jinak: (3.13) kde G je zvolený přepočet a V min je minimální možné napětí. [34] MR tlumiče pro závěsný systém vozidla se používají méně než pro závěsný systém sedadla. Jako nevýhody jsou jim především vytýkány vysoké ceny, ale také mírně zpožděné reakce na změněné podmínky. Z toho důvodu jsou více rozšířeny tlumiče pasivní a aktivní. MR tlumiče můžeme najít mimo jiné i v luxusních sportovních vozech, jako např. Audi, Ferrari či Holden. [35] 3.2 MR tlumiče v rotorových soustavách Mezi další oblasti, kde se vyskytují semi-aktivní tlumiče na bázi MR olejů, patří rotorové soustavy. Zde bylo zapotřebí nalézt kvalitní a efektivní zařízení, které by bylo schopné tlumit vibrace jak při běžném provozu, tak i v kritických rychlostech (při spouštění čí zastavování), čímž by se dosáhlo např. zvýšení životnosti součástí, hlavně ložisek. [36] Těmto požadavkům vyhovují právě MR tlumiče, u nichž se tlumící síla odvíjí od smykového napětí MR kapaliny. Jeden z takových tlumičů je zobrazen na obr. 3.9. Jako ostatní MR tlumiče i tento má obdobnou konstrukci jako konvenční, k němuž jsou navíc přidány cívky. Obr. 3.9 Schéma MR tlumiče s vytlačitelnou mezní vrstvou [37] 35

U těchto zařízení vzniká tlumení jako důsledek stlačení velmi tenké vrstvy MR kapaliny. Velikost nutné tlumící síly a tomu odpovídající proud závisí z velké části na parametrech daného tlumiče a druhu MR kapaliny, která vytváří magnetický odpor (tzv. reluktanci) v magnetickém obvodu, jež si lze představit v příčném řezu tlumiče (viz obr. 3.10). Materiály ostatních částí tlumiče vytváří odpor také, ale díky vysoké permeabilitě jej můžeme považovat za zanedbatelný. [37] Obr. 3.10 Průřez tlumičem (vlevo) a magnetický obvod (vpravo) [36] Podle obrázku je patrné, že reluktance způsobená MR kapalinou vzniká ve dvou místech a určují ji rozměry tlumiče. Hodnotu těchto odporů lze vyjádřit níže zmíněnými vztahy: (3.14) (3.15) kde μ MR je permeabilita MR oleje, c je radiální vůle mezi čepem a pouzdrem, R je větší vnější průměr čepu, L je šířka pouzdra, l je vzdálenost mezi čepem a vnějším těsněním, r 0 je menší vnější průměr čepu, c je radiální vůle mezi čepem a vnějším těsněním a t s je šířka vnějšího těsnění. Reluktance výrazně ovlivňují magnetický tok, který určuje magnetickou indukci a tedy i smykové napětí MR kapaliny. Velikost magnetického toku se stanoví následovně: (3.16) kde N je počet závitů cívky a I je vstupní proud. Za předpokladu, že hustota magnetického pole je konstantní na celém průřezu, lze magnetickou indukci zapsat takto: (3.17) 36

kde A je plocha průřezu. [37] Smykové napětí je poté rovno: (3.18) kde k a n jsou konstanty MR kapaliny. [36] Obr. 3.11 Závislost smykového napětí na magnetické indukci [37] Smykové napětí je zohledněno i v rovnicích tlakové rovnováhy. Tyto rovnice udávají závislost mezi některými veličinami a parametry, jako je již zmíněné smykové napětí, dále gradient tlaku v MR kapalině v osovém směru, tloušťka filmu, viskozita a jiné. Z předešlých veličin patří gradient tlaku mezi ty nejdůležitější. Po jeho integraci se získá tlak, který je potřebný k výpočtu tlumící síly. [36] Obr. 3.12 Dynamické chrakteristiky MR tlumiče s vytlačitelnou mezní vrstvnou: závislost tlumící síly na vychílení (a) a závislost tlumící síly na rychlosti vychýlení (b) [37] 37

Dalším podstatným parametrem je tloušťka filmu, která je určena vychýlením a otočením čepu oproti referenční poloze. Tato tloušťka, stejně jako vstupní proud, ovlivňuje velikost magentické indukce. Pokud je požadována vyšší hodnota indukce, musí se zesílit proud a nebo použít tenčí film. [36] Obr. 3.13 Závislost magnetické indukci na tloušťce filmu [36] Tlumiče v rotorových soustavách jsou předmětem dlouhého a intenzivního výzkumu, jelikož tlumení vibrací při kritických rychlostech, kdy dosahují nejvyšších amplitud, patří mezi často řešené problémy. Navíc hodnoty amplitud se často mění, proto je zapotřebí tlumičů, které dokážou na tyto změny reagovat. Všechny tyto podmínky splňují právě MR tlumiče s vytlačitelnou mezní vrstvou. [36] Obr 3.14 Schéma zařízení pro testování MR tlumičů s vytlačitelnou mezní vrstvou [37] 38

3.3 MR tlumiče pro redukci seizmicity MR tlumiče nalezly své uplatnění i ve stavebním průmyslu. Lze je třeba najít ve stavbách situovaných na místech s nepříznivými vlivy počasí, jako jsou například silné povětrnostní podmínky, nejčastěji se ale využívají v budovách postavených v oblastech s častým zemětřesením. Zemětřesení vzniká různými způsoby, ve většině případů jako důsledek pohybu litosférických desek, a jeho vznik se nedá předpovědět. Během tohoto jevu se uvolňuje obrovské množství energie (a to až několik desítek megajoulů) a vznikají seizmické vlny o různých frekvencích, amplitudách a rychlostech, jejichž hodnoty se šířením neustále mění. Pokud tyto vlny dorazí k budově, začnou se jí šířit, čímž mohou zapříčinit její vážné poškození či dokonce zřícení, např. dojde-li k rezonanci. [38] Aby se těmto škodám předešlo, byly vynalezeny různé systémy ochrany, jež je možné rozdělit do dvou typů. První způsob je založen na oddělení budovy od podkladu seizmickým izolátorem, druhý využívá tlumicích zařízení. MR tlumič se řadí k druhému způsobu. Obr. 3.15 Budova bez seizmického izolátoru (a) a se seimizmickým izolátorem vícevrstvými gumovými ložisky (b) [39] MR tlumič pro redukci seizmicity se stavbou podobá MR tlumiči závěsného systému sedadel či automobilů, má však několik odlišností. Pístnice je uchycena na obou koncích, takže akumulátor pro přebytečnou MR kapalinu, který dříve býval uvnitř tlumiče, je umístěn vně pístu. Ten je taktéž pevně spojen s konstrukcí budovy. Magnetický tok je rozdělený do třech samostatných okruhů díky cívkám zvlášť navinutých na pístnici. Každý tok prochází cívkou, dále postupuje MR kapalinou a celý obvod uzavírá vnější plášť pístu. Při pohybu pístu prochází MR kapalina tradičně prstencovou mezerou, avšak díky třem cívkám utvářející 4 samostatné oddíly je možné dosáhnout vyšších hodnot tlumení. Zobrazený MR tlumič na obr. 3.16 je přibližně jeden metr dlouhý a váží asi 250 kilogramů. Píst s vnitřním průměrem něco málo přes 20 centimetrů a pístnicí se zdvihem ± 8 centimetrů pojme cca 5 litrů MR kapaliny. Délka vinutí se pohybuje okolo 1,5 kilometru. [40] 39

Obr. 3.16 Schéma MR tlumiče pro redukci seizmicity [40] Zařízení bývají do budov instalovány ve vodorovné poloze v různém počtu na dané patro a mohou se vyskytovat v každém podlaží nebo pouze do určité výšky. Velikost tlumící síly se stanovuje na základě Bouc-Wen modelu, platí tedy rovnice 2.16 a 2.15 zmíněné v kapitole 2.3. Potřebné napětí se určí podle algoritmu HSF, jež je popsán v kapitole 2.1.3. [32] V dnešní době se pro redukci seizmických vln používají nejčastěji seizmické izolátory, a to vícevrstvá gumová ložiska. Hlavním důvodem je jednoduchá výroba a relativně nízká cena. [41] Z tlumičů sem patří např. viskózní tlumič, kde se potřebná síla reguluje pomocí ovládacího ventilu. Obr. 3.17 Systém řízení MR tlumiče [32] 40

3.4 MR rotační brzdy v kloubních náhradách Nezanedbatelnou úlohu mají MR oleje i v moderních protézách končetin, především v náhradách kolenních kloubů. V těchto složitých systémech se účastní na řízení pohybu pomocí výstupů, které získávají z různých senzorů. Hlavní výhodou protéz s MR brzdou je přirozená chůze rychle se přizpůsobující na stále se měnící podmínky. Oproti náhradám s hydraulickou brzdou nehrozí únik hydraulické kapaliny a nemění se ani třecí vlastnosti jako u náhrad se suchou třecí brzdou. [20] Obr. 3.19 Protéza RHEO KNEE firmy Össur celkový pohled (vlevo) [42] a protéza bez vnějšího krytu [43] Náhrada s MR brzdou, jako je na obrázku 3.19, se mimo jiné skládá z aktuátoru (1), ze senzoru úhlu (2), ze dvou tenzometrů (3) a z baterie a elektronické desky s mikroprocesorem (4). Samotná magnetorheologická kapalina se nachází v aktuátoru, v tenkých mezerách (cca 20 mikrometrů) mezi destičkami (viz obr.). Pokud začne na MR kapalinu působit magnetické pole, vznikající řetězce omezí vzájemný pohyb těchto destiček, čímž se ztíží či zastaví otáčení kolene. Aktuátor zároveň funguje jako tlumič nárazů. [43] Obr. 3.20 Schéma aktuátoru [43] 41

Senzor úhlu snímá úhel ohnutí kolene, pomocí kterého se odhaduje úhlová rychlost. Tato rychlost je rozhodující pro určení, zda se koleno ohýbá či napíná a člení se na úhlovou rychlost ohýbání a úhlovou rychlost napínání. Tenzometr měří složky síly směřující od země směrem k podélné ose kolene. Díky tomu lze zjistit, jak velkou sílu člověk na nohu vyvíjí. Tenzometr lze také použit pro zjištění momentu, a to odečtením hodnot získaných z předního a zadního zařízení. Takto lze předejít ztrátě vzpěru. Například při chůzi, ve chvíli kdy pata dopadá na zem, a tenzometr zaznamená kladný moment, hrozí podlomení. Pro správné stanovení velikosti intenzity magnetického pole je nutné analyzovat pohyb končetiny a její zatížení. Každou reálnou chůzi lze rozdělit do pěti fází: 1. fáze pata dopadá na zem, při tom se končetina ohýbá, aby tlumila náraz 2. fáze po dosažení maximálního úhlu ohnutí (v případě, kdy se noha dotýká země), se končentina opět napíná až do úplného narovnání 3. fáze druhá noha dopadá na zem a váha člověka se rozkládá mezi obě končetiny, pozorovaná noha se odlehčuje a mírně se ohýbá 4. fáze končetina pokračuje v ohýbání, na konci této fáze se prsty zvedají ze země a končetina dosahuje maximálního úhlu ohnutí (v případě, kdy se noha nedotýká země) 5. fáze končetina se opět napíná a dopadá na zem, čímž začíná nový cyklus [43] Obr. 3.20 a) Fáze chůze a velikost úhlu ohnutí kolene; b) Velikost 1) úhlu ohnutí kolene, 2) síly vyvíjené na koleno a 3) momentu (vpravo) [43] Velikosti úhlů, sil a momentů v jednotlivch fázích jsou zjišťovány různými testy se zdravou končetinou. A to nejen při různě rychlé chůzi, ale i při běhu, chůzi po schodech či jízdě na kole. Ze získaných dat se stanoví velikosti potřebného proudu, který bývá ještě upřesňován podle hmotnosti pacienta, pro kterého je protéza určena. Vše je pak naprogramováno do kloubní náhrady. [20, 43] 42

Další využití rheologických olejů Předcházející kapitoly byly stručným souhrnem charakteristiky magnetorheologických olejů a jejich nejrozšířenějších zařízení. Samotné kapaliny jsou velmi složité struktury a jejich vlastnosti se odvíjí od nejrůznějších podmínek. Pokud bychom chtěli zachytit většinu současných poznatků z této oblasti, vydalo by to na více než jednu bakalářskou práci. Chování MR kapalin, tedy reakci na magnetické pole, ovlivňuje převážně jejich složení - použité feromagnetické částice a jejich úprava, nosná kapalina a přidaná aditiva. Vše je přitom neustále ve vývoji, s cílem dosáhnout co nejoptimálnějších podmínek. Snahou je např. zkrácení času potřebného pro tvorbu řetězců. Právě tato doba bývá považována za jednu z největších nevýhod MR kapalin. Rychlejšího řetězení je možné dosáhnout oddálením a zmírněním sedimentace a degradace feromagnetických částic či použitím vhodné nosné kapaliny a aditiv. Při zkoumání MR kapaliny nesmí být opomenuty ani pracovní podmínky, z nichž největší vliv má teplota. Spolu s vývojem magnetorheologické kapaliny se zdokonalují a do další oblastí rozšiřují i MR zařízení. Kromě výše popsaných zde můžeme jmenovat tlumiče v lanových mostech, jež pracují na stejném principu jako seizmické. Ty jsou nainstalovány mj. v mostu v Dubrovníku v Chorvatsku nebo v Eilandbrug Kampen v Nizozemsku. MR tlumiče se dají najít i v některých domácích spotřebičích, třeba v pračkách. MR kapaliny se nenachází pouze v tlumičích, důkazem toho je MR rotační brzda. Využití nalezla v řízení rychlosti a pozice pneumatických aktuátorů či v systémech steer-bywire. [44] Steer-by-wire znamená ve volném překladu řízení po drátech. V současné době je řízení například automobilu pevně spojeno přes hřídele s podvozkem. U systému steer-bywire se veškeré vstupní veličiny předávají elektronicky a MR brzda má za úkol vykonávat zpětnou vazbu. [45] V oblasti dokončovacích operací se vyskytují MR kapaliny speciálního složení. Kromě feromagnetických částic obsahují také nemagnetické abrazivní částice, které jsou rozmíchány ve vodě či jiné nosné kapalině. Magnetickým polem se pak kapalina vytvaruje do požadovaného tvaru. Díky této variabilitě je možné obrábět součásti různých rozměrů, přičemž se dosahuje drsností v řádech nanometrů. [46] Odvětví, ve kterých se MR kapaliny vyskytují, je mnoho a podle současného trendu lze předpokládat, že se budou dále rozšiřovat. Mezi přednosti MR zařízení patří široké použití, jednoduchá konstrukce a ovládání, potřeba pouze nízkého napětí, plynulé odezvy, lineární charakteristika, spolehlivost (mohou fungovat i jako pasivní) a dlouhá životnost. [44] 43

Seznam použité literatury [1] CARLSON, D. J. Smart Materials. Boca Raton: CRC Press, 2008 [cit. 10. 5. 2013]. ISBN: 978-1-4200-4373-0. Dostupné z: http://www.crcnetbase.com/doi/abs/10.1201/ 9781420043730.ch17 [2] HAMIDON, M. W. B. Design and fabricate a high torque magneto-rheological fluid clutch. Melaka, 2007. Bakalářská práce. Universiti Teknikal Malaysia Melaka. Dostupné z: http://library.utem.edu.my/index2.php?option=com_docman&task=doc_ view&gid=5430&itemid=342 [3] LEE, U., KIM, D., HUR, N., JEON, D. Design analysis and experimental evaluation of an MR fluid clutch. In Journal intelligent material systems and structures. Září 1999, vol. 10, no. 9 [cit. 10. 5. 2013], s. 702. Dostupné z: http://jim.sagepub.com/content/10/9/ 701.full.pdf+html [4] CHLUBNÝ, J. Antika [online]. 22. 11. 2004. [cit. 26. 12. 2012]. Dostupné z: http://antika.avonet.cz/article.php?id=1906. [5] Bingham Association Official Website [online]. [cit. 27. 12. 2012]. Dostupné z: http:// binghamassociation.com/bingham_association_official_website/association_history. html [6] STEFE, J.F. Rheological methods in food process engineering [online]. 2. vydání. East Lansing: Freeman Press, 1996 [cit. 26. 12. 2012]. Dostupné z: http://vydavatelstvi. vscht.cz/apps/uid_ea-002/citace/e-monografie.html. ISBN 0-9632036-1-4. [7] BARNES, H. A., HUTTON, J. F., WALTERS, K. An introduction to rheology [online]. 1. vydání. Amsterdam: Elsevier Science Publishers B. V., 1989 [cit. 26. 12. 2012]. Dostupné z: http://books.google.cz/books?id=b1e0uxfg4oyc&printsec=frontcover&hl =cs#v=onepage&q&f=false. ISBN 0-444-87140-3. [8] PETRÁČKOVÁ, V., KRAUS, J. Akademický slovník cizích slov. 1. vydání. Praha: Academia, nakladatelství AV ČR, 1998. ISBN 80-200-0982-5. [9] JANALÍK, J. Viskozita tekutin a její měření [online]. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2010. [cit. 27. 12. 2012]. Dostupné z: http://www.338.vsb.cz/pdf/textviskozita PDF.pdf. [10] VALOUCHOVÁ, H., RŮŽIČKA, M. Nenewtonovské kapaliny [online]. [cit. 29. 12. 2012]. Dostupné z: http://fyzsem.fjfi.cvut.cz/2011-2012/zima11/proc/ newtkap.pdf. [11] TRICAN WELL SERVICE LTD (US). Applications of smart fluids in well service operations. Původci: ZHANG, K., SHERMAN, S. US 2011/0186297 A1. 4. 8. 2011 45

[12] JANG, K., SEOK, J., MIN, B., LEE, S.J. An electrochemomechanical polishing process using magnetorheological fluid. In International journal of machine tools and manufacture. 2010, vol. 50, no. 10 [cit. 29.12. 2012], s. 869-881. Dostupné z: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s089069551 0001203. ISSN 0890-6955. [13] MAAS, J. Kupplungssysteme auf Basis magnetorheologischer Flüssigkeiten [online]. Lemgo, 2009 [cit. 24. 1. 2013]. Dostupné z: http://www.hs-owl.de/fb5/fileadmin/ labor/rt/pdf/gif2009_publicversion.pdf. [14] esmart: Smart materials [online]. 17. 8. 2011 [cit. 30. 12. 2012]. Dostupné z: http://webdocs.cs.ualberta.ca/~database/mems/sma_mems/smrt.html [15] GONCALVES, F. D. Characterizing the behavior of magnetorheological fluids at high velocities and high shear rates. Virginia, 2005. Disertační práce. Virginia Polytechnic Institute and State Univeristy. Dostupné z: http://scholar.lib.vt.edu/ theses/available/etd-02072005-185842/unrestricted/goncalves_etd.pdf [16] SCHRAMM, G. A practical approach to rheology and rheometry. 2. vydání. Karlsruhe: Gebrueder HAAKE GmbH, 2000. S. 291. [17] EIRICH, F. R. Rheology. Theory and applications. 3. vydání. New York: Academic Press, 1960. S. 705. [18] ROUPEC, J. Mezní a degradační procesy magnetoreologických tlumičů odpružení. Brno, 2011. Disertační práce. Vysoké učení technické v Brně. [19] SPENCER, B. F., DYKE, S. J., SAIN, M. K., CARLSON, J. D. Phenomenological model of a magnetorheological damper. In Journal of engineering mechanics [online]. Květen 1996, vol. 122, no. 3 [cit. 2. 5, 2013], s. 6-7. Dostupné z: ftp://home.dei. polimi.it/users/luigi.piroddi/mrd/spencerdyke96.pdf [20] GUÐMUNDSSON, K. H. Design of a magnetorheological fluid for an mr prosthetic knee actuator with an optimal geometry. Reykjavík, 2011. Disertační práce. University of Iceland. Dostupné z: http://skemman.is/stream/get/1946/10137/25284/2/thesis.pdf [21] GENÇ, S. Synthesis and properties of magnetorheological (MR) fluids. Pittsburg, 2002. Disertační práce. University of Pittsburg. Dostupné z: http://d-scholarship.pitt.edu/ 8924/1/genc12-20.pdf [22] BICA, I. Magnetorheological suspension based on mineral oil, iron and graphite microparticles. In Journal of magnetism and magnetic materials [online]. Prosinec 2004, vol. 283, no. 2-3 [30. 4. 2013], s. 335-343. Dostupné z: http://www.sciencedirect.com/ science/article/pii/s0304885304006535 [23] TALATAHARI, S., KAVEH, A., MOHAJER RAHBARI, N. Parameter identification of Bouc-Wen model for MR fluid dampers using adaptive charged system search optimization. In Journal of mechanical science and technology [online]. 2012, vol. 26, no. 8 [2. 5. 2013], s. 2524-2525. Dostupné z: http://link.springer.com/content/pdf/ 10.1007%2Fs12206-012-0625-y.pdf 46

[24] Nguyen Q., Choi S. Optimal design methodology of magnetorheological fluid based mechanisms. In Smart actuation and sensing system - recent advances and future challenges [online]. 2012 [cit. 30. 12. 2012], s. 349. Dostupné z: http://cdn.intechopen.com/pdfs/39986/intech-optimal_design_methodology_ of_magnetorheological_fluid_based_mechanism.pdf. ISBN 978-953-51-0798-9. [25] Ulicny, J. C. Magnetorheological fluid durability test - Iron analysis. In Materials science and engineering: A [online]. Leden 2007, vol. 443, no. 1-2 [cit. 30. 12. 2012]. Dostupné z: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0921509306010215 [26] WANG, J., MENG, G. Magnetorheological fluid devices: principles, characteristics and applications in mechanical engineering. In Proceedings of the institution of mechanical engineers, part L: Journal of materials: Design and applications [online]. 2001, vol. 215, no 2 [cit. 19. 1. 2013], s. 166. Dostupné z: http://pil.sagepub.com/content/ 215/3/165.full.pdf. [27] Active Structures Laboratory: Working modes of magnetorheological fluids [online]. [cit. 20. 1. 2013]. Dostupné z: http://scmero.ulb.ac.be/project.php?id=9&page=mr_ modes.html [28] MUSIL, M., ZUŠČÍK, M. Aktívne a semiaktívne odpruženie vozidla. 1. vydání. Bratislava: Nakladatel stvo STU, 2012. 152 s. ISBN: 978-80-227-3692-3. [29] CHOI, S., NAM, M., LEE, B. Journal of intelligent material systems and structures [online]. Prosinec 2000, vol. 11, no. 12 [cit. 24. 1. 2013], s. 265. Dostupné z: http://jim.sagepub.com/content/11/12/936.full.pdf. [30] METERED, H. A. Modelling and control of magnetorheological dampers for vehicle suspension system. Manchester, 2010. Disertační práce. University of Manchester. [31] POYNOR, J. C. Innovative design for magnetorheological dampers. Virginia 2011. Disertační práce. Virginia Polytechnic Institute and State Univeristy. [32] DYKE, S. J., et al. Modeling and control of magnetorheological dampers for seismic response reduction. In Smart materials and structures [online]. Říjen 2010, vol. 5, no. 5 [29. 1. 2013], s. 8-9. Dostupné z: ftp://home.dei.polimi.it/users/luigi.piroddi/ MRD/DykeSpencer96c.pdf. [33] WANG, D. H., LIAO, W. H. Semiactives controller for magnetorheological fluid dampers. In Journal of intelligent material systems and structures [online]. Prosinec 2005, vol. 16, no. 11 [30. 1. 2013]. Dostupné z: jim.sagepub.com/content/16/11-12/983.full.pdf. [34] EL-KAFAFY, M., EL-DEMERDASH, S. M., RABEIH, A. M. Automotive ride comfort control using MR fluid damper. Engineering [online]. 2012, vol. 4, no. 4 [cit. 1. 2. 2013], s. 181. Dostupné z: http://www.scirp.org/journal/eng/. [35] LORD magneto-rheological (MR) [online]. [18. 4. 2013]. Dostupné z: http://www.lord. com/products-and-solutions/magneto-rheological-(mr)/automotive-suspensions.xml 47

[36] ZAPOMĚL, J., FERFECKI, P. A numerical procedur efor investigation of effeciency of short magnetorheological dampers used for attenuation of lateral vibration of rotor paging the critical speeds. In The 8th IFToMM International conference on rotor dynamics. Soul: 2010. S. 608-611. [37] KIM, K. J., LEE, C. W., KOO, J. H. Design and modeling of semi-active squeeze film dampers using magneto-rheological fluids. In Smart materials and structure [online]. Květen 2008, vol. 17, no. 3 [cit. 9. 4. 2013]. Dostupné z: http://iopscience.iop.org/ 0964-1726/17/3/035006/pdf/0964-1726_17_3_035006.pdf [38] FyzWeb Fyzika země [online]. [cit. 3. 4. 2013]. Dostupné z: http://fyzweb.cz/materialy/ fyzika_zeme/zemetreseni/zemetreseni.php [39] Bridgestone [online]. [cit. 6. 4. 2013]. Dostupné z: http://www.bridgestone.com/ products/diversified/antiseismic_rubber/method.html [40] JOLLY, M. R., BENDER, J. W., CARLSON, J. D. Properties and applications of commercial magnetorheological fluids. In Journal of intelligent material and structures [online]. 1999, vol. 10, no. 1 [cit. 2. 5. 2013]. Dostupné z: http://services.eng.uts. edu.au/cempe/subjects_jgz/ems/ems_assignments/ass_8/mr.pdf [41] KÁBRT, J. Ochrana budov proti zemním vibracím. In Odborná konference doktorského studia s mezinárodní účastí. Brno: 2003. S. 45. [42] American Prosthetics & orthotics [online]. [cit. 26. 12. 2012]. Dostupné z: http:// www.apoinc.com/ossur-rheo-knee.html [43] HERR, H., WILKENFELD, A. User-adaptive control of a magnetorheological prosthetic knee. In Industrial Robot: An international Journal [online]. 2003, vol. 30, no. 1 [cit. 27. 12. 2012], s. 43-50. Dostupné z: http://biomech.media.mit.edu/ publications/mr_knee_design.pdf [44] SIDPARA, A., JAIN, V. K. Experimental investigation into surface roughness and yield stress in magnetorheological fluid based nano-finishing process. In International journal of precision engineering and manufacturing [online]. Červen 2012, vol. 13, no. 6 [cit. 11. 5. 2013], s. 855. Dostupné z: http://home.iitk.ac.in/~ajays/experimental% 20Investigations%20into%20Surface%20Roughness%20and%20Yield%20Stress%20in %20Magnetorheological%20Fluid%20Based%20Nano-finishing%20Process.pdf [45] LORD magneto-rheological (MR) [online]. [11. 5. 2013]. Dostupné z: http://www.lord. com/products-and-solutions/magneto-rheological-(mr)/the-system.xml [46] KCIUK, M., TURCZYN, R. Properties and application of magnetorheological fluid. In Journal of achievements in materials and manufacturing engineering [online]. Září, říjen 2006, vol. 8, no. 1-2 [cit. 11. 5. 2013], s. 129. Dostupné z: http://www.journalamme.org/papers_amme06/1236.pdf 48