作为一种性能奇特卓越的智能流变材料,磁流变液以其响应时间快、可控性强、耗能极小、工作温度范围宽等特点使它在汽车工程、航空航天、机器人工程、液压工程、体育健身器械、船舶工程、武器装备等领域具有广阔的应用前景。在过去的几十年里,磁流变技术吸引了物理、化学等基础学科和材料、机械和土木结构等工程学科的大批研究力量,并取得了显著进展,但在材料、机理、性能和应用等方面仍有一些关键问题:除了磁流变液本身的强度得不到提高外,磁流变效应的机理也得不到统一；由于磁流变效应的影响因素比较复杂,单纯从宏观角度难以很好地描述磁流变液材料的本构行为；对磁流变液的研究主要集中在剪切应力研究上,而对磁流变液的拉伸、挤压及挤压后剪切等性质研究鲜有报道。而对磁流变液材料和磁流变力学机理的研究决定了磁流变液技术的应用和发展程度。　　 本论文将围绕磁流变的机理展开研究,对磁流变液的剪切、拉伸、挤压及挤压后剪切等力学性能及动态响应特性将进行了系统的研究。本论文主要工作和结论如下:　　 (1)介绍了磁流变液材料的组成和特性,从宏观和微观上进行了磁流变液的力学模型描述,归纳出影响剪切屈服应力的主要因素有外加磁场强度、磁性颗粒尺寸、颗粒体积百分数、磁流变液的磁化率和壁面效应。　　 (2)利用磁性物理学的原理,运用能量方法,从磁流变液的微观结构出发,考虑了颗粒非线性磁化及磁场分布不均匀的因素,建立了磁流变液的微观剪切应力模型,修正了传统的磁流变液偶极子模型。该模型反应出磁流变液的力学性能不仅依赖于磁感应强度,而且与颗粒间距、剪切应变、颗粒体积百分数、颗粒大小以及磁化率等因素有关。　　 (3)研制了磁流变液力学性能测试的工作实验测试系统,利用磁路设计原理进行了磁流变液实验测试装置的磁路设计,并利用有限元仿真分析软件ANSYS对磁流变液实验装置的磁场分布等问题进行了静态磁场优化仿真分析。　　 (4)利用研制的磁流变液力学性能测试系统对外加磁场作用下的磁流变液进行剪切、拉伸、挤压及挤压后剪切力学特性进行了实验研究和对比。通过实验结果验证了磁场方向上力与剪切方向上力的位错角度正弦关系,拉伸屈服应力约是相同磁感应强度下的剪切屈服应力的4倍；磁场的增强会使挤压应力和挤压模量增大,得到了磁流变液挤压应力与挤压模量各自随挤压应变变化的一些基本规律。对磁流变液挤压后进行剪切,其剪切屈服应力可以获得较大提高,如磁流变液在3.8MPa的挤压应力后其剪切屈服应力约为未挤压情况下的30倍,因此,利用磁流变液挤压后剪切屈服应力可以获得很大提高的特性,将削弱磁流变液抗剪强度不足的限制。　　 (5)研制了圆盘剪切式动态响应的测试系统,对磁流变液在不同剪切应变率和不同磁感应强度下的剪切应力响应进行研究,并考察磁流变液的响应时间随剪切应变率和外加磁感应强度的变化规律。实验结果表明,剪切应变率越高,磁流变液的响应越快；随着磁感应强度的增强,响应时间也相应地延长；磁流变液回复过程的响应时间远小于上升响应时间。