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论文采用理论分析、实验测试、数值计算的方法,从宏观和微观方面系统研究磁流变体的力学机理及一系列相关重要问题。以磁流变体在外加磁场作用下的磁流变效应为线索,详细研究了磁流变体的流变特性、磁流变效应的特征以及影响磁流变效应的主要因素,磁流变流体的力学行为,研究的主要内容如下:1.应用电磁学、电动力学和流体力学的基本理论,采用机械设计的基本原理和实验力学的测试方法,自行研制了一套测试磁流变体流变特性的实验装置平台,其性能稳定,最大可测剪切应力值为160kPa,磁场可调范围为0—6kGs,磁场均匀,剪切率可调范围为0—360rod/s,同时,壁面采用高磁导率材料,避免了测量中出现壁面滑移。2.采用实验方法,研究了磁流变体的力学性能和磁学性能。研究表明,外加磁场强度是影响磁流变体的力学性能主要因素,随着磁场强度的增加,磁流变体的粘度、屈服应力随之增大,在磁场强度一定时,粘度随剪应变率的增大而减小,屈服应力几乎不随剪应变率变化。磁流变体中磁性粒子的磁学性能,是影响磁流变体磁学性能的决定因素,它的磁化率和相对磁导率不是恒量,随磁介质所在的磁场矢量而变化。3.利用实验方法,系统和详细地讨论了磁流变效应的特征、影响因素以及机理。研究表明,磁流变效应取决于外加磁场强度、磁性固体粒子的磁化率、直径大小以及体积百分率、添加剂以及配制工艺等主要因素。当外加磁场强度增加,磁流变体的应力响应随之增加;当固体粒子体积百分率增大时应力响应也随之增大;当固体粒子的直径增加应力响应也随之增加,然而添加剂和配制工艺对磁流变效应的影响是不可忽略的因素。磁流变效应是磁流变体在磁场作用下产生的一种极化效应,这种效应包括:固体粒子自身的内部极化,基液的极化以及固体粒子表面和基液分界处的界面极化,其中固体粒子自身的内部极化是磁流变效应的主要因素。磁流变体在外加磁场作用下,固体粒子极化后沿磁场方向取向排列,形成一种稳定的链状结构,使其具有抵抗剪切变形的能力,这是磁流变效应的关键。4. 应用连续介质力学的基本概念,利用内蕴时本构理论,基于一种简单的机械模型,在塑性不可压、小变温假设的基础上,考虑磁场强度、固体粒子大小以及体积百分率对磁流变体流变性能的影响,提出了一种描述磁流变体的现象学模型,对磁流变体在纯剪切应变作用下的响应进行了分析,得到了在不同<WP=5>磁场强度、不同百分率下材料的宏观响应特性,其结果与实验基本一致。5. 从磁流变流体在磁场作用下的微观结构出发,采用微观质点的力学模型,运用固体物理学和磁性物理学的基本理论,分析了磁流变体在外加磁场作用下,固体粒子极化成链后,粒子间的相互作用力,建立了描述磁流变体力学特性的微观模型,采用数值计算,模拟粒子间相互作用力随磁场强度变化的响应特性,模拟了磁流变体剪应力随剪应变变化的响应特性。 6. 运用电磁学和流体动力学的基本理论,在外加磁场作用下,将磁流变体作为一种粘塑性流体,建立其力学场与电磁场耦合的动态力学模型,研究磁流变体工作时流场分布规律以及随磁场强度变化的动态特性,分析研究了磁流变阻尼器的流场特性。