磁流变塑性体力学性能优化与机理研究

发布时间：2021-04-07 17:58

　　磁流变塑性体（MRP）是一种磁敏软材料,主要由磁性颗粒分散到非磁性塑性基体组成。在没有施加磁场的时候,MRP表现成橡皮泥状,可以被轻易改变成任意形状,并且在撤去外力后,MRP可以在一定时间内保持该形状而不发生变化。当施加磁场时,材料内部的磁性颗粒会在磁场的作用下移动,形成链状或网状的结构,此时材料表现出弹性并有较大的屈服应力。磁场撤去后,颗粒会保持在加磁时的位置,使颗粒形成的微结构得以保存。这一特性使得同时观测材料内部结构与测试材料力学性能成为可能,有助于研究宏观力学行为与微观结构的联系。由于这种材料表现出了较高的磁流变效应,并且无颗粒沉降的问题,是一种性能优良的磁流变材料。其在减振降噪,智能驱动与传感等领域有着广阔的应用前景。因而对MRP的研究对于理论分析及应用具有重要意义。作为一种新兴磁流变材料,MRP的性能测试、优化设计以及计算模拟已经取得初步成果,但是对这种材料的系统性研究还较少。同时,对于MRP在较长、较复杂加载下的可靠性还缺乏研究。针对这部分工作的不足,本文从分散颗粒与基体两个角度优化拓展了MRP的体系并进行了表征与测试,分析了不同因素对MRP性能的影响。接着研究了MRP在... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：104 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１?ＭＲＦ在无磁场到有磁场内部颗粒组成结构改变的示意图［ｌｆｌ］??

后不再能分散到集体中去。另外，颗粒的种类、表面性能、形貌等都对塑性体??力学性能有影响。韩国的Ｃｈｏｉ研究组在颗粒包覆方面做了大量的工作。对于颗??粒处理方法有碳纳米管包裹等［２Ｑ＿２４］。图１．２为羰基铁粉包裹ＭＷＮＴ的过程示意??图。不同颗粒的形貌会影响颗粒间的接触方式，进而影响流变性能，如图１．３所??示，颗粒是多面体形状时粒链结构显微图以及在不同接触方式下ＭＲＦ的剪切力。??类似的研究还有花瓣状颗粒［２５］、椭球状颗粒［２６－２８］、片状颗粒［２９，３（）］等。在材料中加??入添加剂是改善ＭＲＦ稳定性与性能的另一个思路。Ｇｕｅｒｒｅｒｏ－Ｓａｎｃｈｅｚ等将颗粒??分散在离子液体中获得了一系列的ＭＲＦ，改善了颗粒的沉降率与磁流变性能。??表１．１颗粒尺寸分类【５］??０．１－ｌｐｍ?ｌ－１０ｆｉｍ?ｌＯ－ｌＯＯ＾ｍ?０．１－３ｍｍ??Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ????Ｕｌｔｒａ－ｆｉｎｅ?Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ?Ｇｒａｎｕｌａｒ??ｒａｎｇｅ?Ｇｒａｎｕｌａｒ?ｓｏ

各国学者针对ＭＲＦ展开了模拟及计算。力学模型的建立需要考虑颗粒??的性质，同样的，基体的物理性质以及磁场加载模式也要被纳入考虑。分析方法??主要分为连续性分析与离散分析［４４］。常用的力学模型列在图１．４。Ｆａｒｊｏｕｄ分析了??ＭＲＦ在挤压模式下的行为Ｗａｎｇ发现，ＭＲＦ在高应变率下具有特殊的力??学性能Ｍ。Ｏｍｉｄｂｅｙｇｉ等人计算了?ＭＲＦ的粘度在同轴旋转模式的变化ｔ４８，４９３。ｄｅ??ｖｉｃｅｎｔｅ等提出了适用于ＭＲＦ的粘弹性结构模型离散分析法主要用于颗粒??动力学计算［５２＿５４］，通过颗粒在多场下的受力建立动力方程，接着计算其位置的变??化，进而获得材料内部结构与应力的变化。Ｇｈａｆｆａｒｉ等人对此部分工作作了总结??［１１，４４］??〇??４??


本文编号：3123925