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