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磁流变弹性体传力介质的力学性能研究

李莉莉  
【摘要】:磁流变弹性体作为一种磁敏智能材料,具有可调节的自身性能和过程可控性的优点,为板材成形过程进行实时智能控制提供了可能性。本文从细观力学的角度出发,针对硅橡胶基或聚氨酯基磁流变弹性体介质,建立了二维和三维MREs的RVE模型;通过理论分析与数值模拟相结合的方法,对MREs的宏观静力学性能及磁学特性进行了研究,并结合磁学性能分析力学性能的变化机理。研究结果表明,二维各向同性的MREs在外磁场的施加下拉伸模量减小,压缩模量增大,剪切模量先减后增。二维及三维均匀颗粒成链的MREs在外磁场的施加下拉伸模量减小,压缩模量增大,剪切模量增大。MREs内颗粒的非均匀分布可以保持力学性能变化规律不变,而数值增大。外磁场下力学性能的改变是磁能和基体内预储存的基体的应变能相转化的结果。首先在偶极子模型的基础上MREs的磁致力学特性及磁学特性进行了理论研究,得出计算公式。建立了二维和三维的磁流变弹性体RVE模型,在考虑了基体本构的非线性以及颗粒的线性磁化作用情况下,对MREs的磁致变形进行了磁-弹性耦合数值模拟,包括拉伸、压缩和剪切变形,研究其磁致力学特性及磁学特性。最终得出了MREs在拉伸、压缩和剪切作用下MREs的磁致模量、磁能以及磁场力随磁场强度及应变的变化情况。同时,分析了力学性能改变的机理。


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