一种磁流变弹性体的链簇模型构建方法及性能估测方法与流程

技术特征：
1.一种磁流变弹性体的链簇模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、对磁流变弹性体样品进行微观结构扫描，获得磁流变弹性体样品中磁性颗粒的粒径均值和粒距均值；步骤二、按照设定的磁性颗粒体积分数以随机磁性颗粒的粒径和粒距建立磁流变弹性体的链簇模型，所述链簇模型的磁性颗粒的粒径均值以及粒距均值与所述步骤一中获得的磁流变弹性体样品中磁性颗粒的粒径均值和粒距均值相等；步骤三、将链簇模型中磁性颗粒视为强度相等的磁偶极子，两相邻磁偶极子的相互作用能表示为式中，h和h
r
分别为两磁偶极子间的距离以及沿磁偶极子连接方向的单位矢量；μ0和μ1分别为真空磁导率和磁性颗粒的相对磁导率，m是磁偶极矩，i表示中心磁偶极子，j表示围绕在中心磁偶极子周边的磁偶极子，总能量e
t
为单个链簇中所有粒子与围绕在其周边粒子的相互作用能总和，与一维剪切应变相关的总能量密度表示为式中，n是单链中的粒子数，v是磁流变弹性体的体积，φ和d分别是颗粒的体积分数和直径，磁致剪切模量为剪切应力与剪切应变的比值表示为式中，γ是剪切应变，σ是剪切应力即颗粒间能量密度相对于剪切应变的导数，2.根据权利要求1所述的磁流变弹性体的链簇模型构建方法，其特征在于，包括步骤四、通过磁性颗粒粒径和粒距的联合概率密度函数修正磁致剪切模量，修正后的磁致剪切模量表示为g
m
＝∫∫g
·
f(d,h)dd dhf(d,h)为磁性颗粒粒径和粒距的联合概率密度函数，d和h分别代表粒径和粒距，μ
d
和μ
h
分别为粒径和粒距的均值，σ
d
和σ
h
分别为粒径和粒距的标准差，ρ为粒径和粒距的相关系数。3.根据权利要求1所述的磁流变弹性体的链簇模型构建方法，其特征在于，所述步骤一中对磁流变弹性体样品进行微观结构扫描具体包括步骤：首先将磁流变弹性体样品在液氮中脆断；然后对脆断的磁流变弹性体样品进行表面喷金；最后将喷金的磁流变弹性体样品置于电子扫描显微镜中进行结构扫描。4.根据权利要求1所述的磁流变弹性体的链簇模型构建方法，其特征在于，所述步骤二
建立磁流变弹性体的链簇模型时随机生成若干组(c,d)值并在该尺寸的矩形区域内随机生成粒径为e和粒距为f的粒子，按生成的(c,d)值调整矩形区域尺寸直至矩形区域内粒子体积分数达到所述设定的磁性颗粒体积分数。5.根据权利要求4所述的磁流变弹性体的链簇模型构建方法，其特征在于，所述按生成的(c,d)值调整矩形区域尺寸时使单个所述随机生成的粒子不被矩形区域边界所切割。6.根据权利要求1所述的磁流变弹性体的链簇模型构建方法，其特征在于，所述总能量e
t
表示为表示为j8为与中心磁偶极子在同一粒子链中的磁偶极子，j2为与中心磁偶极子沿着磁场的垂直方向对齐的磁偶极子，为与中心磁偶极子沿着磁场的垂直方向对齐的磁偶极子，j5和j6为与中心磁偶极子既不平行也不垂直对准磁场的两个斜向的磁偶极子。7.一种磁流变弹性体的性能估测方法，其特征在于，包括步骤：根据权利要求1至6任意一项所述的磁流变弹性体的链簇模型构建方法构建磁流变弹性体的链簇模型后，由磁流变弹性体中的磁性颗粒的体积分数以及应用中的温度变化代入所述链簇模型获得所述磁流变弹性体的磁致剪切模量。

技术总结
发明公开了一种磁流变弹性体的链簇模型构建方法及性能估测方法，包括以下步骤：对磁流变弹性体样品进行微观结构扫描，获得磁流变弹性体样品中磁性颗粒的粒径均值和粒距均值；按照设定的磁性颗粒体积分数以随机磁性颗粒的粒径和粒距建立磁流变弹性体的链簇模型；将链簇模型中磁性颗粒视为强度相等的磁偶极子，根据两相邻磁偶极子的相互作用能计算总能量密度，再计算得到磁致剪切模量。本发明还公开了一种磁流变弹性体的性能估测方法，由磁流变弹性体中的磁性颗粒的体积分数以及应用中的温度变化代入所述链簇模型，获得所述磁流变弹性体的磁致剪切模量。本发明可解决磁流变弹性体预测性能与实际偏离较大的技术问题。体预测性能与实际偏离较大的技术问题。体预测性能与实际偏离较大的技术问题。


技术研发人员：樊丽丽
受保护的技术使用者：常熟理工学院
技术研发日：2021.08.04
技术公布日：2021/10/18