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191

作者：

方生

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摘要：

磁流变弹性体是由铁磁性颗粒混合于高聚物(如橡胶等)中,在外加磁场作用下固化.固化过程中由于磁流变效应,颗粒在高聚物载体中形成链状,柱状或层状有序结构.固化后这种有序结构仍然根植在高聚物载体中.这种新型材料的力学性能可由外加磁场控制.该文第一章首先回顾了磁流变材料的的研究历史,研究现状以及其应用.重点讨论了国内外在磁流变弹性体研究方面的最新进展.第二章则对磁流变弹性体的两个重要组成部分:高聚物载体和铁磁性颗粒的性质进行了分析,介绍了常见的几种橡胶,同时从热力学角度对其表现出的高弹性进行了解释,给出了几种描述这种高弹性的应变能函数;对铁磁性颗粒特别是羰基铁粉的磁学特性作了介绍.在第三章中,应用磁场有限元法,对于链状有序结构的磁流变弹性体,在链状方向的外加磁场作用下,分析了磁场在磁流变弹性体中的分布,重点研究了链中相邻颗粒间隙处的磁场分布.同时分析了相邻颗粒间距,颗粒的磁学特性等因素对磁场分布的影响.基于对磁流变弹性体磁场的分析,研究了在不同磁场大小,相邻颗粒间距以及颗粒的初始磁化率下磁流变弹性体在成链方向的等效磁导率.在第四章中,根据单自由度支撑激励下的振动分析,设计出了评估磁流变弹性体在磁场作用下剪切性能的测试系统,得到了磁流变弹性体在加磁场前后不同频率下的剪切模量与损耗因子.同时介绍了能够合理模拟材料的粘弹特性的数学模型.第五章对有序结构的颗粒夹杂的力学问题进行了分析,同时对固化机理作了简单的讨论.考虑局部场效应,对磁饱和前后的偶极子模型进行了修正,并与实验结果进行了比较,修正后的模型能较好的反映小间距下颗粒间的磁场作用.通过对柱状和层状有序结构的磁流变弹性体等效磁导率的理论分析,推导出了磁饱和前两种有序结构下磁流变弹性体的剪切模量,并与偶极子模型结果作了比较,同时分析了颗粒体积比对其影响.为了把一些原理讲得更清楚,明白以及加深对磁流变弹性体的理解,同时在每章的后面附有与该章有关的知识的介绍.该文主要探讨磁流变弹性体的力学性能可由磁场控制的机理,为提高磁流变弹性体磁致粘弹性提供理论指导.讨论并提出了多种力学模型来预报磁流变弹性体的磁致粘弹特性,当然这些工作都是很初步的,需要进一步的改进与完善.

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关键词：

磁流变弹性体 固化过程 磁流变效应 磁流变材料 磁场有限元法

学位级别：

硕士

学位年度：

2004

DOI：

10.7666/d.y615944

被引量：

11