磁流變彈性體-阻尼機理的研究與機械性能的強化.pdf

1、磁流變彈性體(MRE)是智能材料的一個分支，是一種具有新穎磁致特性的顆粒增強復合材料，是將微米級的磁性顆粒分散進聚合物基體中得到的。由于其機械性能可隨外加磁場連續(xù)、可逆的改變，且響應時間較短(通常為毫秒級)，因而近年來，磁流變彈性體在學術界、工業(yè)界引起了極大的關注，并廣泛應用于振動控制領域，如動力吸振器等。
　　 阻尼是決定磁流變彈性體在振動控制領域得以實際應用的重要參數(shù)。系統(tǒng)地研究磁流變彈性體阻尼的來源與作用機理是決定磁流變彈

2、性體能廣泛應用的關鍵。而目前針對磁流變彈性體的阻尼機理的研究還不透徹。本文以磁流變彈性體阻尼機理的研究為主線，分析了磁流變彈性體的阻尼機理，建立了磁流變彈性體的微觀阻尼模型，并通過理論和實驗研究，分析了磁流變材料的剛度、耐久性能，利用優(yōu)化實驗參數(shù)來提高磁流變彈性體的制備工藝。具體內容如下:
　　 1.鑒于磁流變彈性體屬于顆粒增強復合材料，本文將磁流變彈性體的阻尼分為非磁性阻尼和磁性阻尼。其中，非磁性阻尼主要由本征阻尼和界面阻尼構

3、成，磁性阻尼主要為磁-機械滯后阻尼。在此基礎上提出了預測磁流變彈性體阻尼的微觀模型，并進行了實驗驗證。結果發(fā)現(xiàn)，微觀模型的理論預測值和實驗結果吻合較好。此外，針對不同的阻尼來源，討論了影響磁流變彈性體阻尼的參數(shù)，并得到了各參數(shù)和總體阻尼的定量關系，為工程應用提供理論指導。
　　 2.制備了一種新的碳化硅(SiC)增強磁流變彈性體來提高其機械性能。系統(tǒng)地評估了SiC增強型磁流變彈性體中所添加的SiC顆粒的粒徑及含量對磁流變彈性體的

4、動態(tài)特性的影響，如對剪切儲能模量，阻尼特性及磁流變效應。研究結果表明，當SiC顆粒含量3.2 wt％，平均粒徑0.06μm時，SiC顆粒對磁流變彈性體的機械性能的增強效應最佳。同時，根據(jù)阻尼的微觀模型分析研究了這種增強效應的具體機理。
　　 3.在上述工作基礎上，通過添加60 nm SiC納米顆粒提高磁流變彈性體的耐久性能，分析了SiC納米顆粒對磁流變彈性體耐久性能的增強機理。與傳統(tǒng)磁流變彈性體相比，摻加SiC顆粒的磁流變彈性體

5、的耐久性能得到了顯著的提高。在相同的加載周期下，添加4 wt％的SiC的增強型磁流變彈性體的最大儲能模量和磁致儲能模量比未添加SiC的傳統(tǒng)磁流變彈性體分別大1.1和1.3倍。結果表明，SiC納米顆粒的引入可以改變預結構過程中羰基鐵粉顆粒周圍的應力分布狀況，進而改變磁流變彈性體的微觀結構。
　　 本文致力于磁流變彈性體阻尼機理研究及機械性能優(yōu)化，提出了磁流變彈性體的微觀阻尼模型，并通過實驗驗證了此模型可以較好的預測磁流變彈性體的阻