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《重庆大学》 2008年
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磁流变弹性体变刚度机理及其应用研究

严小锐  
【摘要】: 磁流变弹性体是磁流变材料中新的一员,是磁流变液的固体模拟,它主要由橡胶基体和可磁化铁颗粒组成。可磁化颗粒弥散在橡胶基体中,在外加磁场作用下形成有序排列结构,并被根植在固化后的基体里。因此在磁场的作用下,磁流变弹性体的力学、电学、磁学诸性能可发生连续的、迅速的和可逆的变化。由于磁流变弹性体在兼具磁流变材料可控特性的同时,还具有无需密封、性能稳定、响应迅速等优点,因此在航空航天、运载车辆和土建结构的减振缓冲控制领域有着巨大的应用潜力。 本文探讨了磁流变弹性体流变效应的微观模型,计算得到了颗粒链倾斜角、磁场强度、剪应变与材料剪切模量的关系。在开尔文模型的基础上,改进了表征磁流变弹性体力学特性的粘弹性模型,进而设计出一款基于磁流变弹性体的隔振缓冲器,并进行系列性能实验验证。具体内容包括: ①分析了磁流变弹性体颗粒铁磁性和基体粘弹性,在偶极子和耦合场模型基础上,结合颗粒链剪应变的大小,计算得到了三种不同情况下的颗粒链对磁流变弹性体磁致效应的影响。计算结果表明,随着颗粒链的倾斜角的增大,磁流变弹性体的磁致效应将减小,因此在材料制备过程中应采取相应措施减小颗粒链的倾斜角。 ②提出了一个磁流变弹性体的宏观粘弹性参数模型,计算了磁流变弹性体的磁致剪切模量、损耗模量和损耗因子。利用改进的动态机械分析仪(DMA)对磁流变弹性体样品进行了不同磁场、不同频率的剪切储能模量、损耗模量和损耗因子的测量,实验结果验证了粘弹性模型的合理性。 ③利用磁流变弹性体变刚度特性设计出一款磁流变弹性体隔振缓冲器,分析了隔振缓冲器的隔振原理,搭建了单自由度的自由跌落缓冲实验系统,并对磁流变弹性体隔振缓冲器在不同跌落高度和磁场情况下的最大响应加速度进行了测试。实验结果表明,随着外加磁场的增加,隔振缓冲器的响应加速度减小,达到了隔振缓冲的目的。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:O361.3

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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