磁流变液(Magnetorheologicalfluids)是可磁极化的固体微颗粒在基液中形成的悬浮液，其流变特性可由外加磁场连续控制。当不加磁场时，磁流变液表现出类似牛顿流体的行为；当外加磁场时，磁流变液中的磁性颗粒沿磁场方向排成链状，这些链状结构阻止了液体的流动，因而改变了磁流变液的流变特性，其流动表现出Bingham塑性体行为，具有粘性和塑性特性。改变外加磁场强度，可控制其屈服应力。基于磁流变液的这些力学特性，它们能用于外加磁场控制的器件，这些磁流变器件的工作模式分为三类：直接剪切模式(如离合器和制动器)、压力驱动模式(如减振器和阀)和挤压模式(如隔振器)。磁流变离合器是由磁流变液的剪切应力传递转矩的器件，磁流变阀是磁流变液通过两固定圆筒的器件，磁流变减振器是磁流变液通过两相对移动圆筒的器件，磁流变隔振器则是磁流变液在两相对移动的圆盘件被挤压。为了建立这些器件的设计方法，本文分析了国内外对磁流变液材料及应用的研究，把磁流变液的屈服应力可由外加磁场控制的特长与机械设计方法相结合，分析了磁流变液在这些器件中的粘塑性流动，建立了磁流变液的传力方程，提出了磁流变器件关键几何尺寸的设计方法，为磁流变器件的计提供了理论基础。论文的主要研究工作和结论如下： (1)介绍了磁流变液材料的组成和特性，分析了磁流变液的剪切应力随外加磁场变化的流变力学模型。对磁流变液在器件中的剪切流动和压力驱动流动，可用Bingham模型来描述其流变行为；对磁流变液在器件中的挤压流动，可用双粘度模型来描述其流变行为。 (2)分析了在外加磁场作用下磁流变液产生磁流变效应机理，基于链化模型，建立了磁流变液的屈服应力方程，为优化磁流变液的参数设计，制造性能良好的磁流变液提供了科学依据；影响屈服应力的主要因素有外加磁场强度、磁性颗粒尺寸、颗粒体积百分数和磁流变液的磁化率。 (3)根据磁流变液在器件中的剪切传力、压力驱动传力和挤压传力的三种方式，基于Bingham模型和Navior-Stokes方程，研究了磁流变液在离合器、阀、阻尼器和抛光装置中的流动，建立了离合器传递转矩、阀的流量、阻尼力和光学元件表面切除率的方程；基于双粘度模型，研究了磁流变液在隔振器中的流动，建立了隔振器的阻尼力方程。研究结果表明：磁流变液在器件中的流动是呈粘塑性流动，随着外加磁场的增加，器件中的磁流变液的屈服与未屈服分解面向两表面靠近，磁流变液传力增大。 (4)根据磁流变液在器件中的传力方程，把磁流变液的传力分解为零磁场时和磁饱和时的两部分分力，为了提供磁流变器件的关键几何参数计算式，引入磁流变液在器件中能产生磁流变效应的有效激活体积的思想，将磁流变液器件中的关键尺寸参数与磁流变液材料参数、运动和动力参数以及磁场参数定量地联系起来。研究结果表明：当磁流变器件要求传递的功率、速度和所期望的性能给定时，我们可以选择磁流变液材料，从而计算出磁流变液在器件中的厚度和长度。 (5)分析了磁流变液零磁场时粘度和外加磁场时动态屈服应力的测法，计算结果与实验结果比较表明所建离合器转矩方程的正确性。 本文的创新之处在于： (1)基于Bingham模型，建立了磁流变液在离合器、减振器和阀中周向和轴向粘塑性流动方程，揭示了磁流变液的流动本质。 (2)建立了磁流变液在器件中的传力方程，揭示了磁流变器件的传力机理。 (3)提出了磁流变离合器、减振器和阀中有效工作间隙和长度方程，为磁流变离合器、减振器和阀的关键几何尺寸的设计提供了理论依据。