磁流变液(Magnetorheological Fluid，MRF)是一种对磁场敏感、性能可控的新型智能材料。它是由非磁性载液和分散于其中的磁性颗粒以及添加剂混合而成的悬浮液。在无磁场作用时展现为牛顿流体特性，一旦施加外磁场，其特性可在毫秒级的时间里由牛顿流体转变为类固体特性，具有一定的抗剪切屈服能力。这种变化具有可逆、易于调节且工作温度范围大等特点。因此，作为一种极具前景的智能材料，磁流变液及其器件被广泛应用于车辆、桥梁、医疗、机械、建筑、航空航天等领域，尽管人们对高性能的磁流变液的研制以及其器件的开发取得了长足的进步，但是由于磁流变液形态非常丰富的微观结构使其特性极其复杂，人们对磁流变液的认识仍在不断更新，对拓展其更广泛的应用也在进行着不断的探索。高性能磁流变液的发展以及越来越严苛的工作环境要求人们对磁流变液的微观结构有更加全面的了解和深入的认识，这使得对磁流变液微结构和其工作状态下的演化过程以及主要影响因素的研究显得尤为必要。这将对更深入的了解磁流变液特性的影响因素及其作用机理、优化磁流变液的微结构、设计高性能磁流变液及其器件、拓展其更广阔的工作领域有着很大的帮助。本文基于国家自然科学基金资助项目“多场耦合下磁流变液特性的微结构机理及跨尺度分析”(10872220)，从以下几个方面对磁流变液力学性能展开研究，具体内容如下：1、利用体视显微镜对自制的磁流变液样品，分别进行了静磁场和剪切模式下链状结构的形成及演化过程的实验观测。在静磁场中，分析了颗粒体积分数和磁感应强度对磁流变液微结构的影响，结果显示，在相同磁感应强度下，直通链的数目随着体积分数的增加而增加，在相同体积分数下，随着磁感应强度的增加，颗粒链逐渐增长并由单链结构转变为束链结构；在剪切实验中，成功地捕捉到了磁流变液中颗粒链从形成→拉伸→断裂→重组的动态过程，并分析了体积分数对剪切过程中微结构演化的影响，为深入研究磁流变液的力学机理以及改进磁流变液的性能提供了实验依据。2、利用结构分析有限元软件ANSYS，对静磁场中磁流变液颗粒间作用力进行了分析。以有限元计算结果为基准，分别考察了基于颗粒大小远小于颗粒间距的简化假设和不采用该简化假设的偶极子模型这两种情况，结果表明前者能够较好地描述磁流变液颗粒间的作用力，但是与有限元结果仍存在较大差异。基于静磁学原理，从颗粒在均匀磁场中的磁化出发，考虑了磁化后两颗粒之间的相互影响，建立了强化磁偶极子模型。根据颗粒间的磁能，获得了强化磁偶极子模型下颗粒间相互作用力的表达式。并与有限元计算结果进行比较。结果表明，强化磁偶极子模型结果与ANSYS有限元软件计算的结果有很好的吻合度。3、基于微结构和统计力学方法，采用强化偶极子模型建立了磁流变液的微-宏观特性分析模型，该模型能考虑磁感应强度、颗粒体积分数以及剪应变率等因素，并与实验结果有很好的吻合。对磁流变液在压缩模式下，单链结构的变形情况进行了分析，并采用强化偶极子模型对磁流变液压缩模式下的法向应力进行了初步计算。4、通过分析颗粒所受的磁力、排斥力和粘性阻力，建立了颗粒运动的动力学模型，模拟了磁场作用下磁流变液微结构的形成以及剪切运动下的演化过程，得到了不同剪切速率下磁流变液的剪应力，并模拟了颗粒体积分数、颗粒大小、磁场强度以及剪应变率等因素对剪切模式下磁流变液微结构的影响，还对压缩模式下磁流变液微结构的变化进行了初步的模拟。