磁流變彈性體力學(xué)性能的數(shù)值計(jì)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(chǎng)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(xué)性能可由外加磁場(chǎng)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(diǎn)討論了國(guó)內(nèi)外在磁流變彈性體研究方面的最新進(jìn)展，概述了磁流變彈性體的實(shí)驗(yàn)制備、實(shí)驗(yàn)測(cè)試、應(yīng)用研究。 第二章則對(duì)磁流變彈性體的兩

2、個(gè)重要組成部分：高聚物基體和鐵磁性顆粒的性質(zhì)進(jìn)行了分析。對(duì)鐵磁性顆粒特別是羰基鐵粉的磁學(xué)特性作了介紹，對(duì)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(chǎng)情況下，對(duì)偶極子理論的適用性進(jìn)行了探討，并定性研究了顆粒的形狀對(duì)磁場(chǎng)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(jì)算了磁場(chǎng)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(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)計(jì)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(duì)含柱狀結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)的磁流變彈性體的力學(xué)性能進(jìn)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(jì)提供新的思路。 在第四章中，介紹了磁流變彈性體無磁場(chǎng)下力學(xué)性能的有限元計(jì)算方法，應(yīng)用磁場(chǎng)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(duì)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(chǎng)作用下，分析了磁場(chǎng)在磁流變彈性體中的分布。研究了在不同磁場(chǎng)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(duì)磁導(dǎo)率，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。利用Maxwell應(yīng)力張量，計(jì)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(chǎng)對(duì)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(shí)，顆粒的放置方式和其長(zhǎng)短軸之比對(duì)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(jì)算中的其他幾種思路。