磁流變彈性體力學性能的數(shù)值計算.pdf

1、磁流變彈性體是由鐵磁性顆?；旌嫌诟呔畚?如橡膠等)中，在外加磁場作用下固化。固化過程中由于磁流變效應(yīng)，顆粒在高聚物載體中形成鏈狀、柱狀或?qū)訝钣行蚪Y(jié)構(gòu)。固化后這種有序結(jié)構(gòu)仍然根植在高聚物載體中。這種新型材料的力學性能可由外加磁場控制。 本文第一章首先回顧了磁流變材料的研究歷史、研究現(xiàn)狀以及其應(yīng)用。重點討論了國內(nèi)外在磁流變彈性體研究方面的最新進展，概述了磁流變彈性體的實驗制備、實驗測試、應(yīng)用研究。 第二章則對磁流變彈性體的兩

2、個重要組成部分：高聚物基體和鐵磁性顆粒的性質(zhì)進行了分析。對鐵磁性顆粒特別是羰基鐵粉的磁學特性作了介紹，對高聚物材料的粘彈性和高彈性以及超彈性本構(gòu)模型作了介紹。 在第三章中，介紹了目前磁流變彈性體的偶極子模型及其修正方法。接著在高磁場情況下，對偶極子理論的適用性進行了探討，并定性研究了顆粒的形狀對磁場引起的磁流變彈性體附加剪切模量的影響。從顆粒間的磁相互作用能出發(fā)，考慮了鏈內(nèi)顆粒和相鄰鏈中顆粒的影響，修正了磁流變彈性體的磁偶極子模

3、型，計算了磁場引起的磁流變彈性體磁致剪切模量。構(gòu)建了體心立方結(jié)構(gòu)和簡單立方結(jié)構(gòu)計算模型，分別考慮了柱和層狀聚集結(jié)構(gòu)的大小以及其間距，對含柱狀結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)的磁流變彈性體的力學性能進行了比較。提出了幾種制備含層狀顆粒聚集結(jié)構(gòu)磁流變彈性體的方法，為磁流變彈性體的優(yōu)化設(shè)計提供新的思路。 在第四章中，介紹了磁流變彈性體無磁場下力學性能的有限元計算方法，應(yīng)用磁場有限元法，考慮了顆粒的磁化飽和過程和非線性磁化過程，對于鏈狀有序結(jié)構(gòu)的磁流變彈

4、性體，在鏈狀方向的外加磁場作用下，分析了磁場在磁流變彈性體中的分布。研究了在不同磁場大小、不同顆粒體積比濃度下磁流變彈性體在成鏈方向的相對磁導率，并與實驗結(jié)果進行了比較。利用Maxwell應(yīng)力張量，計算了磁流變彈性體的磁致剪切模量。分析了顆粒體積比濃度、外加磁場對磁流變彈性體的磁致剪切模量的影響。研究了顆粒為旋轉(zhuǎn)橢球形狀時，顆粒的放置方式和其長短軸之比對磁流變彈性體磁致剪切模量的影響，最后介紹了磁流變彈性體理論計算中的其他幾種思路。