本文選題：磁流變彈性體　切入點(diǎn)：機(jī)械性能　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：磁流變彈性體(MRE)是一種智能材料,類似于其他磁流變材料,它同樣是通過(guò)將鐵磁性顆粒分散到載體中制得。不同的是,MRE是用橡膠類的固態(tài)基體來(lái)代替液體或者膠體等其他基體,因此具有性能穩(wěn)定、彈性模量高等優(yōu)勢(shì)。當(dāng)外部磁場(chǎng)施加到MRE上時(shí),其機(jī)械性能響應(yīng)可以得到快速并且可逆的精確控制。由于這種獨(dú)特的磁流變行為,MRE在振動(dòng)控制,建筑結(jié)構(gòu),降噪等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。MRE的微觀結(jié)構(gòu),特別是方向、直徑、鏈的長(zhǎng)度以及顆粒和基體之間的界面,都對(duì)其力學(xué)行為起著至關(guān)重要的作用。但是,力學(xué)行為表現(xiàn)往往相對(duì)于微觀結(jié)構(gòu)變化有著滯后性。實(shí)際應(yīng)用中往往通過(guò)力學(xué)性能評(píng)估材料的壽命,但是這種方法并不是實(shí)時(shí)的,并且在測(cè)試期間還會(huì)損壞MRE的微觀結(jié)構(gòu)。考慮到導(dǎo)電的鐵顆粒是MRE最常用的鐵磁性顆粒,因此MRE具有典型的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的壓電特性,電學(xué)性能對(duì)外部刺激引起的結(jié)構(gòu)變化十分敏感。除此之外,MRE疲勞引起的微觀結(jié)構(gòu)破損等問(wèn)題也能通過(guò)對(duì)電學(xué)性能的測(cè)試表征反映出來(lái)。因此,本文研究了 MRE在力、電、磁等激勵(lì)下的電學(xué)性能,并對(duì)力電耦合的耐疲勞特性進(jìn)行了研究。為了提高M(jìn)RE不同方向上的力學(xué)性能和電學(xué)性能,利用亞麻編織纖維層對(duì)MRE基體進(jìn)行了增強(qiáng)。具體研究?jī)?nèi)容如下:1、研究了 MRE樣品在不同機(jī)械加載和磁場(chǎng)加載下的阻抗變化。利用阻抗譜技術(shù),對(duì)材料的電學(xué)性能進(jìn)行表征。定義了系數(shù)Rd來(lái)表征微觀結(jié)構(gòu)損壞。在建立等效電路之后,對(duì)所有的電路元件部分都進(jìn)行了表征和分析,與其物理意義進(jìn)行了一一對(duì)應(yīng)。針對(duì)電學(xué)性能測(cè)試中的預(yù)加載條件,提供了一種可能的加載依據(jù)。研究結(jié)果表明界面層上微小的變化或者損傷對(duì)MRE阻抗譜變化影響很大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,提出了一種新的快速無(wú)損的方法表征微觀結(jié)構(gòu)變化程度。2、研究了 MRE樣品在不同疲勞載荷下的阻抗變化。與力學(xué)特性相同,由于微觀結(jié)構(gòu)的變化,MRE的電學(xué)特性隨負(fù)載循環(huán)而變化。電容的曲線隨著循環(huán)次數(shù)的增加,可以被分成四個(gè)部分。磁場(chǎng)強(qiáng)度越大,這個(gè)現(xiàn)象越明顯。在電性能和力學(xué)性能之間發(fā)現(xiàn)耦合效應(yīng),曲線的平臺(tái)段對(duì)應(yīng)于MRE的屈服階段。除此之外,研究了力學(xué)和電性能對(duì)循環(huán)加載的依賴性,并討論了詳細(xì)的機(jī)理。通過(guò)對(duì)阻抗譜的分析,MRE磁致收縮和界面破損等結(jié)構(gòu)變化均能反映出來(lái)。由于測(cè)試過(guò)程的簡(jiǎn)便性,非破壞性的阻抗譜方法在實(shí)時(shí)檢測(cè)MRE微結(jié)構(gòu)的損傷和預(yù)測(cè)實(shí)際應(yīng)用中的疲勞壽命中展現(xiàn)了很高的潛能。3、在對(duì)MRE力電耦合特型研究的基礎(chǔ)上,將亞麻編織纖維層加入MRE來(lái)起到性能增強(qiáng)效果。纖維束之間的間隙可以被PDMS基MRE充分填滿,并且基體與纖維結(jié)合良好。CI顆粒可以通過(guò)這種方法沿著纖維方向形成聚集鏈狀結(jié)構(gòu)。研究了不同的加載方向,FFW密度以及層數(shù)對(duì)FFW-MRE的機(jī)械和電學(xué)性能的影響。當(dāng)平行于纖維層的方向時(shí),MRE的導(dǎo)電性大大增加,而在垂直方向,材料的絕緣性以及電阻的可調(diào)范圍大大提高。除此之外,討論了結(jié)構(gòu)形成和性能增強(qiáng)的機(jī)制。由于制造過(guò)程簡(jiǎn)單環(huán)保,因此對(duì)于擴(kuò)大MRE的實(shí)際應(yīng)用范圍是一種潛在的方法。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB381

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