实验室发表《Interface modeling for magnetorheological elastomers subjected to variable working strain》一文

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本课题组对大应变条件下磁流变弹性体(MRE)的磁流变特性进行了研究,提出一种界面相模型。该模型考虑了在不同应变条件下颗粒与基体间存在的强弱结合面对MRE模量和阻尼的影响,为在大应变范围条件下MRE的制备和MRE器件的研究提供了指导。相关研究成果已发表于国际著名学术期刊《Soft Matter》上,DOI:10.1039/C9SM00813F

MRE在结构隔振器、动力吸振器、振动缓冲器等方面具有广阔的应用前景。不同的应用环境下,MRE发生的应变各不相同。除了颗粒含量和外界磁场会对MRE的模量和阻尼产生影响,应变也是一个重要的影响因素。尽管现有的一些描述MRE特性的模型,如现象学模型、磁偶极子模型和连续介质模型等在一定程度上包含应变对MRE特性的影响结果,然而,这些模型没有具体体现应变和MRE特性之间的关系,而且在大应变时,这些模型变得不再适用。因此,有必要建立一个先进的模型来描述MRE在各种应变下的动态响应。

针对这一问题,本课题组提出了一种界面相模型,该模型与传统的基于特定实验的现象学模型和未考虑颗粒与基体的相互作用的磁偶极子模型、连续介质模型等不同,使用颗粒与基体间结合强度的概念,分析计算了应变与MRE模量和阻尼之间的关系。同时,该模型也研究了颗粒含量和磁场与MRE特性之间的关系。实验研究发现,随着应变增大,剪切模量减小,而且应变对阻尼的影响作用较小。该模型和实验结果很好契合,可为各种实际应用条件下的MRE制备和MRE装置的控制提供指导。相关科研工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。