復(fù)合型磁流變彈性體的研制及其性能研究.pdf

1、磁流變彈性體(亦可稱(chēng)為磁敏彈性體)作為磁流變材料中的一個(gè)重要分支,其具有典型的流變學(xué)特征,即模量、阻尼等力學(xué)性能都可通過(guò)外加磁場(chǎng)進(jìn)行控制。磁流變彈性體除具有上述磁控特性外,還具備磁致伸縮、磁致電阻、吸波性能等優(yōu)異的電磁學(xué)特性。磁流變彈性體所具有這些獨(dú)特的可控性使其在振動(dòng)控制和電磁器械等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。然而目前在磁流變彈性體材料研制方面還存在著一些問(wèn)題,例如材料機(jī)械性能較差、磁流變效應(yīng)較低以及耐久性能不好等。而且目前有關(guān)高性能磁流

2、變彈性體研制方法的研究也較少。根據(jù)以上述存在問(wèn)題,本文首先系統(tǒng)研究了基于天然橡膠和順丁橡膠的混合橡膠基磁流變彈性體的制備方法。以設(shè)計(jì)高磁流變效應(yīng)、高機(jī)械性能和低阻尼為優(yōu)化目標(biāo),從材料設(shè)計(jì)的理念出發(fā),對(duì)磁流變彈性體材料制備中的各相關(guān)條件進(jìn)行深入研究和系統(tǒng)優(yōu)化,并詳細(xì)分析了制備過(guò)程中各條件對(duì)材料性能的影響。首先結(jié)合本課題組先前制備磁流變彈性體的經(jīng)驗(yàn)和方法,同時(shí)天然橡膠和順丁橡膠為基體,制備出了六種配比的混合基磁流變彈性體。
　　 為

3、了更好地對(duì)混合基磁流變彈性體的各項(xiàng)性能進(jìn)行評(píng)估,利用本課題組建立的粘彈性材料力磁耦合測(cè)試系統(tǒng)對(duì)磁流變彈性體的在外加磁場(chǎng)下的機(jī)械性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)量,并研究混合基磁流變彈性體的力學(xué)性能在不同疲勞和老化測(cè)試條件下的變化規(guī)律。這是首次研究不同的循環(huán)加載條件下(循環(huán)加載的幅值和加載次數(shù))以及不同老化條件下(不同的老化溫度和老化時(shí)間)對(duì)于混合基磁流變彈性體力學(xué)性能的影響。還結(jié)合橡膠材料的疲勞和老化理論推導(dǎo)出了有關(guān)磁流變彈性體疲勞性能和老化

4、性能關(guān)系式。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)這些測(cè)試條件對(duì)材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為影響很大,特別是循環(huán)加載幅值和老化溫度對(duì)材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響尤為顯著,因此在實(shí)際測(cè)試和工程應(yīng)用中需要特別注意以上條件對(duì)材料性能的影響。
　　 根據(jù)磁流變彈性體老化性能實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)果顯示,溫度對(duì)材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響非常顯著,因此本文著重研究了環(huán)境溫度對(duì)磁流變彈性體力學(xué)性能的影響。不同溫度條件下對(duì)不同基體材料的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試,其中包括順丁橡膠基磁流變彈性體、天然橡膠基

5、磁流變彈性體以及混合橡膠基磁流變彈性體。為了給出溫度與磁流變彈性體力學(xué)性能之間的理論關(guān)系,給出了磁流變彈性體在不同溫度條件下的應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系。
　　 為了研制性能更高的磁流變彈性體,通過(guò)向磁流變彈性體中注入磁流變液和磁流變膠的方法,制備了兩種新型夾雜磁流變彈性體(磁流變液彈性體和磁流變膠彈性體),目的主要是利用磁流變液和磁流變膠材料本身所固有的高磁流變效應(yīng)來(lái)提高傳統(tǒng)磁流變彈性體的性能。還對(duì)這種夾雜磁流變彈性體的各項(xiàng)性能(模量、