基于BCT模型的磁流變液剪切應(yīng)力預測理論研究.pdf

1、磁流變液在外加磁場的作用下，其中的磁性固體粒子之間產(chǎn)生作用，形成鏈狀結(jié)構(gòu)，進而聚集形成一定的立體結(jié)構(gòu)，且能承受一定的剪切應(yīng)力。粒子發(fā)生聚集所形成的最終的平衡結(jié)構(gòu)目前有多種模型，傳統(tǒng)的理論認為是體心四方結(jié)構(gòu)(即BCT模型)，此外還有諸如層結(jié)構(gòu)模型、纖維結(jié)構(gòu)模型、圓柱結(jié)構(gòu)模型等等。本文主要研究的是BCT結(jié)構(gòu)模型。 論文采用理論分析和實驗測試的方法，研究了關(guān)于磁流變液剪切應(yīng)力的一些理論。本文研究的主要內(nèi)容如下： 首先根據(jù)磁流變

2、液的相關(guān)理論，固體力學理論和電磁學的相關(guān)知識，建立了BCT結(jié)構(gòu)模型和物理材料模型，并為了后面計算方便做了一些假設(shè)。 然后根據(jù)安培分子電流假說、偶極子理論和安培定理，計算了沿磁場方向兩個球形粒子的作用力表達式。在這個基礎(chǔ)上，本文對磁流變液受小角度剪切變形的情況進行了研究，得到了這種情況下其剪切應(yīng)力的理論計算公式。為了驗證理論計算公式，論文采用實驗方法，研究了磁流變液的力學性能。研究表明，在小剪切變形的情況下，剪切應(yīng)力隨剪切應(yīng)變的增

3、加而線性增加，剪切應(yīng)力隨著粒子體積分數(shù)的增大而增大，但當粒子體積分數(shù)過大時，剪切應(yīng)力變化緩慢。然后，對理論值和實驗結(jié)果進行了比較，比較發(fā)現(xiàn)兩者計算的剪切應(yīng)力數(shù)量級相等，變化趨勢一致，但理論值比實驗值高。 論文最后分析了理論計算公式，研究和討論了剪切應(yīng)力與粒子體積分數(shù)、外加磁場強度和粒子的磁化強度的關(guān)系。結(jié)果表明，磁流變液的剪切應(yīng)力隨著磁性固體粒子濃度增大而增大，隨磁性固體粒子的磁化強度呈平方正比關(guān)系。隨著外加磁場的增大而增大，當