磁流变弹性体的磁致性能

设计了一种聚氨酯基磁流变弹性体,利用设计的磁致力学性能测试装置,对剪切状态下磁流变弹性体的磁流变效应进行了系统的测试。结果表明,相对磁流变效应随着外加磁场强度的增大而增大,随着激励振幅的增大而减小。预加载位移的大小直接决定这相对磁流变效应,过大的变形会导致相对磁流变效应急剧减小。激励频率对相对磁流变效应影响不大。     

基于分数阶导数的磁流变弹性体参数模型

磁流变弹性体宏观力学行为是基体粘弹性和磁致模量变化的综合反映,建立能够准确模拟其力学特性的参数模型是设计磁流变弹性体装置所必需的。因此,该文利用建立粘弹性材料参数模型的VFD(粘弹性分数阶导数)元件及弹簧元件与表述磁致效应的非线性弹簧元件,建立了磁流变弹性体的磁致粘弹性参数模型,分析了频率、磁场强度和分数阶数对该模型动态性能的影响,结果表明该模型能够反映磁流变弹性体磁致效应对其力学性能的影响,且该模型仅需少量参数就能在较宽频率范围内更好地模拟真实的试验性能。     

蒙脱土对硅橡胶基磁流变弹性体性能的影响

考察蒙脱土对硅橡胶基磁流变弹性的动态力学特性和磁流变性能的影响，通过调节体系中蒙脱土的含量优化硅橡胶磁流变弹性体的综合性能。研究结果表明，当弹性体中蒙脱土的含量在4．6％时，硅橡胶基磁流变弹性体／蒙脱土复合材料的模量比纯弹性体的模量提高了近345％，硅橡胶磁流变弹性体的磁致模量达到1.76MPa，磁流变效应为63．7％。     

基于颗粒动力学演化的磁弹体力磁耦合数值模型

基于颗粒动力学演化的磁致微观结构建立了横观各向同性磁弹体（MREs）三维几何模型,在考虑了磁场和变形耦合作用的基础上,依据当前MREs研究较热的两种磁颗粒作用模型构建了颗粒的控制方程,从而建立MREs多颗粒的力磁耦合数值模型,从细观角度研究MREs的力磁耦合性能。数值模型和剪切实验对比表明,点偶极子作用力模拟的MREs磁流变效应远低于实验数据,而多极作用力在量级上更接近实验数据。基于构建的数值模型,还详细探究了磁感应强度和颗粒浓度对磁致剪切模量的影响,模拟结果和实验趋势吻合较好,颗粒体积分数在20%附近时,相对磁流变效应达到最大。     

硅橡胶基磁流变弹性体制备及动态剪切性能研究

磁流变弹性体是一种新型的智能复合材料,其动态力学性能受磁场控制,可以应用于变刚度或避免共振的智能器件。在原有制备磁流变弹性体的基础上尝试采用不同的组份配比制备了以双组份室温硫化硅橡胶为基体的高性能磁流变弹性体。在0～700mT磁感应强度范围内,使用动态信号测试分析仪来测试分析所制样品的磁致动态频响函数。结果表明,在700mT磁感应强度下及羰基铁粉质量分数为75%时,所制备的磁流变弹性体的共振频率相对变化率可达到30%,具有较好的频率可控特性,同时,其动态剪切模量最大相对变化率可以达到67%,达到了磁场控制剪切模量的目的。     

基于链化模型的磁流变弹性体磁致压缩模量分析

基于链化模型的磁流变弹性体,在受到压缩形变时,基体中的颗粒链会弯曲变形,变形后相邻颗粒间的相互作用力沿压缩方向和垂直于压缩方向的分量均不同。分析了压缩模式下链弯曲对磁流变弹性体磁致压缩模量的影响。随着磁场强度和压缩应变的增大,磁流变弹性体的磁致压缩模量在压缩方向的磁致力分量和垂直于压缩方向的磁致回复力的共同作用下逐渐变大。     

硅橡胶基磁流变弹性体的研制

磁流变弹性体是一种新型的智能材料,它的力学性能可以受磁场控制,在需要变刚度的器件等方面有着广泛的应用前景.本文总结了一些制备高性能磁流变弹性体的基本方法,尝试采用不同的组份制备了以硅橡胶为基体的高性能磁流变弹性体.并使用改进的动态机械分析仪来测试分析所制样品的磁致剪切储能模量和损耗因子等性能.结果表明,所制备的磁流变弹性体在600mT磁感应强度下的剪切储能模量相对变化可达到501%.     

碳纳米管增强天然橡胶基磁流变弹性体的制备及性能研究

磁流变弹性体(MRE)是一种具有优异磁控特性的粘弹性材料,在智能减振、传感器、电磁吸波等领域具有重要的应用价值。为了提高天然橡胶基MRE的力学强度和磁致特性,通过掺杂碳纳米管对其进行补强。并对制备的MRE样品进行了静、动态力学特性测试,研究了不同含量碳纳米管对天然橡胶基MRE的力学强度、磁控特性和阻尼特性的影响。测试结果显示,少量的碳纳米管能够提升MRE的磁致特性,同时提高其拉伸强度。该研究制备的高性能MRE不仅能很好地应用于智能减振器件中,还可以为高性能MRE的研制方法提供借鉴。     

基于链化模型的磁流变弹性体磁致效应影响因素分析

磁流变弹性体是磁流变材料中新的一员,它是由可磁化的铁磁性颗粒和橡胶基在外加磁场下固化而成的,固化后铁磁性颗粒在基体中形成链状等有序结构,因此其力学、电学、磁学等性质可由外加磁场控制.目前限制磁流变弹性体的大规模应用的一个重要因素是其磁致效应还不能够满足工程需要,制备出具有更大磁致效应的磁流变弹性体材料是当前的紧迫任务之一.在磁流变弹性体链化模型的基础上,引入斜链夹角的正态分布,采用偶极子法从理论上分析了诸多因素对磁流变弹性体磁致效应的影响,包括颗粒链的初始倾斜角、外加磁场强度、剪应变大小等,为材料的制备和性能的优化提供理论上的帮助.     

硅橡胶基磁流变弹性体制备及动态剪切性能研究

磁流变弹性体是一种新型的智能复合材料，其动态力学性能受磁场控制，可以应用于变刚度或避免共振的智能器件。在原有制备磁流变弹性体的基础上尝试采用不同的组份配比制备了以双组份室温硫化硅橡胶为基体的高性能磁流变弹性体。在0-700mT磁感应强度范围内，使用动态信号测试分析仪来测试分析所制样品的磁致动态频响函数。结果表明，在70...     

磁流变弹性体力磁耦合本构关系的研究进展

磁流变弹性体是一类力学特性能够被外磁场可逆调控的新型智能复合材料。将微米尺寸的磁性颗粒填充到橡胶类聚合物基体中制备的磁弹体材料,其模量、阻尼和形变可以由外加磁场快速、连续、可逆改变。目前,基于动力学实验的宏观力学元素组合模型分析方法、微观偶极子力学分析和宏观连续介质力学描述成为分析磁感应多场耦合复合材料本构关系的主要方法。同时,数值模拟也成为研究磁流变材料的颗粒聚集结构演化和磁致伸缩效应的有效手段。本文侧重于介绍磁弹体智能材料力磁耦合的基本理论和研究方法,总结相关研究工作并探讨研究趋势,为磁敏类多功能材料的应用研究提供理论基础。     

硅基磁流变粘弹性流体制备方法与流变学特性研究

针对磁流变液的静置沉降和磁流变弹性体控制范围小的问题,以六甲基二硅氧烷和聚二苯基硅氧烷的反应物作为磁流变材料的载体,加入特殊的添加剂,采用球磨分散方法,研制出了4种不同组分磁流变粘弹性流体(MRVF)样品。采用奥地利安东帕高级旋转流变仪(MCR-301)对上述样品进行了流变学性能测试。实验表明在剪切率为200s-1,磁感应强度为0～0.9T条件下,剪切应力的调节范围为5～120kPa;根据剪切应力与剪切率的关系曲线,采用高斯函数描述其本构模型,并运用最小二乘法辨识其模型参数;在25～80℃温度范围内测试了磁流变粘弹性流体的温度衰减特性,其剪切应力衰减不超过10%;经3个月静置观察,磁流变粘弹性流体的沉降率低于4%。     

无源自适应磁流变阻尼器的磁场设计与研究

针对常规的磁流变阻尼器需要外加线圈,对能源具有依赖性、体积庞大、结构复杂的问题,设计了无源自适应磁流变阻尼器的磁场结构.该磁路由永磁体提供磁场,利用超磁致伸缩逆效应,把阻尼器受到的负载力的变化转化为超磁致伸缩材料相对磁导率的变化,进而使磁流变液处的磁场发生变化.利用磁场有限元方法验证了磁路的正确性.应用该磁路结构到阻尼...     

实用型磁敏橡胶的制备和力学性能

以NR/SBR并用胶为基体制备磁敏橡胶,研究了偶联剂修饰羰基铁粉和不同羰基铁粉、炭黑N660及软化剂橡胶油B-15的含量对其物理、力学性能以及磁流变性能的影响。结果表明:以NR/SBR并用胶为基体,使用适量硅烷偶联KH-570修饰的羰基铁粉(含量为300 Phr)(以纯橡胶或生胶重量为100 Phr的相对量单位,下同)、炭黑N660(含量为40 Phr)和软化剂橡胶油B-15(含量为15 Phr)制备的磁敏橡胶,具有最佳的物理与力学性能和磁流变效应。这是合理结构偶联剂修饰、炭黑增强、软化剂增韧等效应综合作用的结果。     

取向磁场强度对磁流变弹性体力磁性能的影响

为探究制备过程中取向磁场对MRE力磁性能的影响,制备了相同磁敏颗粒夹杂的两种不同基体特性的MRE,分别对其微观组织和材料的力学性能进行了系统研究。结果表明:随着取向磁场与硅油含量的增大,磁敏颗粒在MRE中的链状排布更加明显;所制备材料的磁致剪切模量与磁流变效应均随着取向磁场的增大而增大,并且其增加趋势随着硅油含量的增加更加显著;磁流变弹性体的损耗因子随着取向磁场的增加逐渐增大,而当取向磁场高于250mT后,损耗因子几乎不变。相关结果可对磁流变弹性体的设计制备提供理论依据。     

基于Digimat中RVE模型的磁流变弹性体的磁致压缩力学性能的数值模拟

磁流变弹性体的宏观压缩力学性能受其组分材料的体积比、形态和外加磁场等因素的影响。从3方面系统的研究了磁流变弹性体在磁场和压缩条件下的静态磁致力学性能。首先运用Digimat软件中的均匀化方法和RVE研究零磁场条件下的磁流变弹性体力学性能。然后研究了磁场条件下各向同性和各向异性磁流变弹性的磁致力学性能。最后利用实验方法研究磁流变弹性体的力学性能。得到了磁场的施加使得各向同性和颗粒成链磁流变弹性体的压缩模量增大,同时颗粒成链比各向同性磁流变弹性体的磁流变效应更大的结论。     

磁流变弹性体力学性能测量系统的建立

磁流变弹性体的性能参数很多.其中磁流变弹性体的磁控性能部分是这种材料的主要参数.然而现在国际上对磁流变弹性体的力学性能的测量缺乏标准性.不同的测试系统得到的结果差别也很大.本文建立了一套磁流变弹性体力学性能的测试系统.使用了经过改造的,可以实现力磁耦合的DMA动态测试系统和自制的动态力学性能测试系统,能够全面分析磁流变弹性体的磁致动态力学性能;改造了具备力磁耦合功能的电子拉力机,可以测试磁流变弹性体在不同磁场强度和应变率情况下的准静态模量;并建立了传统的标准橡胶测试手段,可以对磁流变弹性体的强度、硬度、抗疲劳性和回弹性等多项机械性能进行较为完整的测量.这一系列测试系统的建立,为磁流变弹性体的性能测试提供了较为全面的评估体系,为磁流变弹性体的性能突破和实用化研究打下了基础.     

磁流变弹性体的动态压缩性能

制备了聚氨酯基磁流变弹性体,并构建了一种压缩性能的实验装置,对磁流变弹性体的动态压缩性能进行了系统的研究.采用激振的方法,建立了磁流变弹性体的动态力学性能的理论模型,提出了磁流变效应的计算方法.分别研究了预压缩、激励振幅、激励频率、外加磁场对磁流变效应的影响.结果表明,磁流变弹性体的磁流变效应随着外加磁场、激励振幅的增...     

不同粒径SiO_2粒子对磁流变液性能的影响

分别以不同粒径的SiO2粒子作为触变剂,以羰基铁粉为磁性颗粒,制备了矿物油基磁流变液。通过测量零场粘度、流变曲线、沉降率,以及摩擦系数等,考察了SiO2的粒径对磁流变液流变特性、稳定性以及摩擦学性能的影响。实验结果表明,(1)中等粒径的SiO2作为触变剂会明显增加磁流变液的零场粘度;(2)小粒径SiO2粒子的填补空隙作用,使得磁流变液在强磁场下磁致剪切应力明显增强;(3)磁流变液的沉降稳定性随着粒径的增大而明显改善,再分散性能下降;(4)较大粒径(100 nm)的SiO2粒子的磁流变液表现出良好的减摩性能。     

柱状和层状结构磁流变弹性体剪切模量的数值计算

从颗粒间的磁相互作用能出发,计算了磁流变弹性体的磁致剪切模量.考虑了链内颗粒和相邻链中颗粒的影响,修正了磁流变弹性体的磁偶极子模型.构建了体心立方结构和简单立方结构计算模型,分别考虑了柱和层状聚集结构的大小以及其间距,对含柱状结构和层状结构的磁流变弹性体的力学性能进行了计算.计算结果表明,单层模型的磁流变弹性体磁致剪切模量比单链模型的预报值高约48%.在提高磁流变弹性体的磁致剪切模量方面,层状结构优于柱状结构.