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基于链化模型的磁流变弹性体磁致压缩模量分析.pdf
助 曹幸 抖 2012年第15期(43)卷
基于链化模型的磁流变弹性体磁致压缩模量分析
郑 星 ,浮 洁 ,余 淼 ,居本祥 ,杨 其
(1.重庆大学 光 电工程学院 光 电技术及系统教育部重点实验室 ,重庆 400044;
2.四川大学 高分子材料工程 国家重点实验室 ,四川 成都 610065)
摘 要 : 基于链化模型的磁流变弹性体 ,在受到压缩
2 理论分析与计算
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 加磁场制备的MRE,基体内的铁磁颗粒在外加磁
均不同。分析了压缩模式下链 弯曲对磁流变弹性体磁 场的作用下会沿磁场方向形成有序 的链状结构 ,如图
致压缩模量 的影 响。随着磁场 强度和压缩应变的增 1所示 。
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 。
关键词 : 磁流变弹性体 ;压缩弯曲;磁致力;磁致压缩
模量
中图分类号 : 034 文献标识码:A
文章编号 :1001—9731(2012)15—2056—04
j 引 菁
图1 有场制备的MRE微观结构
磁流变弹性体 (magnet0rhe0logicalelastomer,简 Fig1M icrostructureofMRE inmagneticfield
称 MRE)是以高分子聚合物为基体填充软磁性颗粒 , 当MRE受到压缩力 的作用时,基体会 向四周挤
在有磁场或无磁场条件下 固化而成 的一种复合型材 出,由于颗粒镶嵌在基体中,颗粒链会因为基体 的挤 出
料 ,其流变特性可随外加磁场的变化而发生连续、迅 而发生弯曲,如图 2所示。
速、可逆的变化[1]。在外加磁场下 ,MRE中的铁磁颗
粒会沿磁场方向排列成有序的链状结构,通过控制外
加磁场可 以控制 MRE的力学、电学、磁学等性能。 F 上蚤
MRE作为磁流变材料的一个分支 ,克服了磁流变液易
沉降的缺点,且稳定性好 ,环境适应性强,逐渐成为一 》 ▲
个研究热点[253。
通常 MRE工作在剪切和压缩两种模式下 ,目前
对 MRE在剪切模式下的理论推导和实验 已经得到了 ● t
广泛研究 _8¨,然而在压缩模式下 ,MRE中颗粒链变形
图2 压缩时单链的弯曲情况
较复杂 ,这就导致 了在压缩模式下对 MRE理论计算 Fig2A singlechainiscurvedbycompressiveforce
上的研究较少 ¨9 。其 中,清华大学 的朱绪力 、孟永钢 在计算弯曲链 中颗粒间相互作用力对压缩力的贡
等从力矩 的角度分析了基于偶极模型的磁流变弹性体 献时,做如下分析 :
磁致压缩弹性模量机理,分析了链弯曲对压缩力的影 (1)相邻颗粒间相互作用力沿压缩方 向的磁致力
响㈨ 。 分量。压缩时,相邻颗粒间沿压缩方向的距离会 由于
本文从颗粒链弯 曲后颗粒 间的受力情况出发,分 链的弯曲而发生变化 ,导致 MRE沿压缩方 向磁致力
析了MRE应力一应变关系以及引起 MRE磁致压缩模 分量不同,该力方向与压缩方向平行,直接影响磁致压
量变化的原 因,为分析 MRE在压缩模式下 的力学性
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