基于力-磁耦合的磁敏弹性体冲击吸能机理多尺度建模及场响应特性研究

项目名称： 基于力-磁耦合的磁敏弹性体冲击吸能机理多尺度建模及场响应特性研究

项目编号： No.51175016

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 孙凌玉

作者单位： 北京航空航天大学

项目金额： 60万元

中文摘要： 在承受具有不确定幅值和频率的冲击载荷时，为保证缓冲器件均能有效地隔离、吸收或储存有害能量输入，要求其具有自适应调节系统刚度和阻尼特性的能力。磁敏弹性体可以根据磁场变化改变材料力学特性，是自适应吸能器的理想材料。本课题从研究结构化磁敏弹性体代表性体积单元入手，用微尺度有限元法分析磁场变化时链内及链间颗粒相互作用及力-磁耦合引起的瞬态磁力、基体形变和弹性体能量吸收机理；通过跨尺度建模，分析磁场大小，外载变化频率、幅值和持续时间，磁场与外载和颗粒链相互夹角，以及颗粒尺寸和基体材料等参数对吸能量增幅和吸能效率的影响规律；从微观特征与宏观特性之间的映射关系得到各向异性宏观等效材料模型，并利用自制的材料样本测试数据确定待定系数；还将探索添加不同形状、特性的纳米成分对增强场响应幅度的效果。研究结果对揭示磁敏弹性体耗能机理、指导材料制备和开展自适应吸能器件设计提供理论依据，避免开发的盲目性。

中文关键词： 磁敏弹性体；冲击吸能；磁场响应特性；智能材料；弹性模量

英文摘要：

英文关键词： Magneto-sensitive elastomer；impact energy；magnetic field-response characteristics；smart material；elastic modulus