磁流变液(Magnetorheological Fluid,MRF)是一种性能可控的新型智能材料,因其独特的磁流变效应和良好的流变性能,在工程应用中被广泛使用。随着磁流变液工程应用研究的深入,提供性能可靠的磁流变液就显得尤为主要。磁流变液的宏观性能是由其微观结构决定,为了更好地运用其宏观力学性能,因从磁流变液的微观形态、磁流变液的主要影响因素出发,建立相应的力学模型和运动方程。这将对深入了解磁流变液链化机理、优化磁流变液微观结构、拓展其更广泛的工程领域有着很大的帮助。本文首先阐述了磁流变效应,并对现有的链化机理理论进行对比分析,结果表明偶极矩理论形式简单,便于计算与分析。在偶极矩理论基础上推导出磁性颗粒在磁场下的作用力简化模型和精确偶极子模型。通过对磁流变液的宏观模型进行分析,得到了磁场强度、颗粒体积分数和颗粒半径是磁流变液链化结构的主要影响因素。其次,对磁流变液链化机理进行数值模拟和试验观测。在数值模拟方面,基于分子动力学理论,建立数学模型。相关资料表明磁性颗粒主要受磁力、黏性阻力和排斥力,而本文在此基础上增加了重力和浮力,基于这两种情况分别建立数学模型。将磁性颗粒受磁力、黏性阻力和排斥力的链化结果跟受磁力、黏性阻力、排斥力、重力和浮力的链化结果进行对比分析,分析表明受五个力的粒子的加速度要小于受三个力的粒子的加速度,进而使受五个力的粒子的受力情况更加趋于平衡,从而对颗粒成链的模拟更接近于实际。在增加了重力和浮力的力学模型下,模拟了磁流变液在不同影响因素下的微观结构图。在试验方面,搭建静态观测装置。通过该静态装置可测出磁性颗粒的半径,并对观测图进行图像处理提取颗粒点来验证颗粒数与体积分数之间关系,同时利用自配的磁流变液来观测其在不同影响因素下的微观形态。最后,将不同影响因素下的数值模拟图与试验观测图进行网格划分,从而测出链与链之间的距离。对模拟值和试验值进行对比分析,结果表明相对误差小于10%,验证了建立的模拟模型的合理性。该模型可有效地模拟磁流变液的微观结构,对磁流变液的实际应用具有指导意义。