磁流变弹性体阻尼机理的研究与机械性能的强化

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1、中国科学技术大学硕士学位论文磁流变弹性体：阻尼机理的研究与机械性能的强化作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：杨洁固体力学宣守虎副教授龚兴龙教授二。一三年五月七日I掣嬲籼UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster，SdegreeMagnetorheologicalElastomer：DampingBehaviorInvestigationandMechanicalPerformanceOptimazationAuthor’SName：Spec

2、ialty：^●supervisor：Finishedtime：JieYangSolidMechanicsAssoc．Prof．ShouhuXuanProf．XinglongGongMay．7th，2013中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：兰避签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的

3、条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。屯瑟开口保密(——年)作者签名：盈连签字嗍型尘耻导师橼咱逸奄导师签名：兰垒匕鱼型)签字日期：堡!，J!叼摘要磁流变弹性体(MRE)是智能材料的一个分支，是一种

4、具有新颖磁致特性的颗粒增强复合材料，是将微米级的磁性颗粒分散进聚合物基体中得到的。由于其机械性能可随外加磁场连续、可逆的改变，且响应时间较短(通常为毫秒级)，因而近年来，磁流变弹性体在学术界、工业界引起了极大的关注，并广泛应用于振动控制领域，如动力吸振器等。阻尼是决定磁流变弹性体在振动控制领域得以实际应用的重要参数。系统地研究磁流变弹性体阻尼的来源与作用机理是决定磁流变弹性体能广泛应用的关键。而目前针对磁流变弹性体的阻尼机理的研究还不透彻。本文以磁流变弹性体阻尼机理的研究为主线，分析了磁流变弹性体的阻尼机理，建立了磁流变弹

5、性体的微观阻尼模型，并通过理论和实验研究，分析了磁流变材料的刚度、耐久性能，利用优化实验参数来提高磁流变弹性体的制备工艺。具体内容如下：1．鉴于磁流变弹性体属于颗粒增强复合材料，本文将磁流变弹性体的阻尼分为非磁性阻尼和磁性阻尼。其中，非磁性阻尼主要由本征阻尼和界面阻尼构成，磁性阻尼主要为磁．机械滞后阻尼。在此基础上提出了预测磁流变弹性体阻尼的微观模型，并进行了实验验证。结果发现，微观模型的理论预测值和实验结果吻合较好。此外，针对不同的阻尼来源，讨论了影响磁流变弹性体阻尼的参数，并得到了各参数和总体阻尼的定量关系，为工程应用

6、提供理论指导。2．制各了一种新的碳化硅(SiC)增强磁流变弹性体来提高其机械性能。系统地评估了SiC增强型磁流变弹性体中所添加的SiC颗粒的粒径及含量对磁流变弹性体的动态特性的影响，如对剪切储能模量，阻尼特性及磁流变效应。研究结果表明，当SiC颗粒含量3．2wt％，平均粒径O．06眦时，SiC颗粒对磁流变弹性体的机械性能的增强效应最佳。同时，根据阻尼的微观模型分析研究了这种增强效应的具体机理。3．在上述工作基础上，通过添加60llmSiC纳米颗粒提高磁流变弹性体的耐久性能，分析了SiC纳米颗粒对磁流变弹性体耐久性能的增强机

7、理。与传统磁流变弹性体相比，掺加SiC颗粒的磁流变弹性体的耐久性能得到了显著的提高。在相同的加载周期下，添加4wt％的SiC的增强型磁流变弹性体的最大储能模量和磁致储能模量比未添加SiC的传统磁流变弹性体分别大1．1和1．3倍。结果表明，SiC纳米颗粒的引入可以改变预结构过程中羰基铁粉颗粒周围的应力分布状况，进而改变磁流变弹性体的微观结构。本文致力于磁流变弹性体阻尼机理研究及机械性能优化，提出了磁流变弹性T摘要体的微观阻尼模型，并通过实验验证了此模型可以较好的预测磁流变弹性体的阻尼性能。还提出了用SiC颗粒改善磁流变弹性体

8、刚度、阻尼等机械性能的方法，并得N-J"有最佳增强效应的SiC颗粒的粒径及含量。最后，本文还研究了SiC纳米颗粒对磁流变弹性体耐久性能的影响，并得到了耐久性能提高最显著的SiC纳米颗粒的含量。关键词：磁流变弹性体阻尼机械性能耐久性能颗粒增强复合材料智能材料IIAbstract一—————————————