在分数阶黏弹性模型的基础上, 根据Mittag-Leffler函数的性质及Laplace变换公式推导了磁流变弹性体的蠕变柔量和应力松弛模量的表达式; 利用流变仪分别测试了磁流变弹性体的蠕变和松弛行为, 研究了磁场和应变对蠕变柔量和应力松弛模量的影响, 并对分数阶黏弹性模型拟合结果进行了验证。结果表明: 外部磁场可以约束硅橡胶基磁流变弹性体的蠕变行为、增大聚氨酯橡胶基磁流变弹性体的松弛模量, 其松弛行为具有明显的应变依赖性; 分数阶黏弹性模型的拟合精度较高, 能够很好地表征磁流变弹性体的蠕变和松弛行为。
所属栏目
物理模拟与数值模拟国家自然科学基金青年基金资助项目(51508237); 江苏省自然科学基金青年基金资助项目(BK20140560); 江苏大学高级专业人才科研启动基金资助项目(14JDG161); 江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(B14042/B1305310)
收稿日期
2016/2/122016/7/27
作者单位
于国军:江苏大学土木工程与力学学院, 镇江 212013
郭斐:河海大学力学与材料学院, 南京 210098
褚兰晢:镇江市建设工程质量监督站, 镇江 212000
备注
于国军(1981-), 男, 江苏盐城人, 讲师, 博士。
引用该论文:
YU Guo-jun,GUO Fei,ZHU Lan-zhe.Modeling and Verification for Creep and Relaxation Behavior of Magnetorheological Elastomer[J].Materials for mechancial engineering,2016,40(12):107～112
于国军,郭斐,褚兰晢.磁流变弹性体的蠕变及松弛行为建模与验证[J].机械工程材料,2016,40(12):107～112
参考文献
【1】
GONG X L, ZHANG X Z, ZHANG P Q. Fabrication and characterization of isotropic magnetorheological elastomers［J］. Polymer Testing, 2005, 24(5): 669-676.
【2】
肖玉红, 卢秀首, 乔秀颖,等. SEBS基热塑性磁流变弹性体复合材料的制备、结构与性能［J］. 磁性材料及器件, 2014, 45(2):1-5.
【3】
郭斐, 杜成斌, 李润璞. 硅橡胶基磁流变弹性体阻尼耗散特性研究［J］. 磁性材料及器件, 2014, 45(6):9-14.
【4】
LI W H, ZHANG X Z. A study of the magnetorheological effect of bimodal particle based magnetorheological elastomers［J］. Smart Materials and Structures, 2010, 19(3): 035002.
【5】
ZAJAC P, KALETA J, LEWANDOWSKI D, et al. Isotropic magnetorheological elastomers with thermoplastic matrices: structure, damping properties and testing［J］. Smart Materials and Structures, 2010, 19(4): 045014.
【6】
虞耀君, 陈先忠. NR/SBR并用磁敏橡胶材料的制备及性能［J］. 磁性材料及器件, 2010,41(3): 46-49.
【7】
WU J, GONG X, FAN Y, et al. Anisotropic polyurethane magnetorheological elastomer prepared through in situ polycondensation under a magnetic field［J］. Smart Materials and Structures, 2010, 19(10): 105007.
【8】
TIAN T F, ZHANG X Z, LI W H, et al. Study of PDMS based magnetorheological elastomers［C］//Journal of Physics: Conference Series. ［S.l.］:IOP Publishing, 2013, 412(1): 012038.
【9】
浮洁, 居本祥, 余淼, 等. 磁流变弹性体的厚度对其力学性能的影响［J］. 功能材料, 44(9):761-765.
【10】
IVANEYKO D, TOSHCHEVIKOV V, SAPHIANNIKOVA M, et al. Effects of particle distribution on mechanical properties of magneto-sensitive elastomers in a homogeneous magnetic field［J］. Condensed Matter Physics, 2012, 15(3): 33601.
【11】
BICA I. The influence of the magnetic field on the elastic properties of anisotropic magnetorheological elastomers［J］. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2012, 18(5): 1666-1669.
【12】
LENG D, SUN L, SUN J, et al. Derivation of stiffness matrix in constitutive modeling of magnetorheological elastomer［C］//Journal of Physics: Conference Series.［S.l.］:IOP Publishing, 2013, 412(1): 012028.
【13】
DANAS K, KANKANALA S V, TRIANTAFYLLIDIS N. Experiments and modeling of iron-particle-filled magnetorheological elastomers［J］. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 2012, 60(1): 120-138.
【14】
LI W H, ZHOU Y, TIAN T F. Viscoelastic properties of MR elastomers under harmonic loading［J］. Rheologica Acta, 2010, 49(7): 733-740.
【15】
王奇, 董旭峰, 李芦钰, 等. 磁流变弹性体松弛行为的本构描述［J］. 复合材料学报, 2013(s1):138-141.
【16】
CHEN L, JERRAMS S. A rheological model of the dynamic behavior of magnetorheological elastomers［J］. Journal of Applied Physics, 2011, 110(1): 013513.
【17】
陈丙三, 江吉彬, 黄宜坚, 等. 基于分数阶微积分的磁流变液黏弹性模拟［J］. 机械工程材料, 2012, 36(7):63-66.
【18】
Ppd;ibmu I. Fractional Differential Equations［M］. New York: Academic Press,1999.
【19】
ZHOU H W, WANG C P, MISHNAEVSKY L Jr, et al. A fractional derivative approach to full creep regions in salt rock［J］. Mechanics of Time-Dependent Materials, 2013, 17(3): 413-425.
【20】
张先舟. 磁流变弹性体的研制及其机理研究［D］.合肥: 中国科学技术大学,2005.
【21】
肖世武, 胡小玲, 周雄, 等. 分数阶导数线性流变固体模型及其应用［J］. 工程力学, 2012, 29(10):354-358.
【22】
SHEN Y, GOLNARAGHI M F, HEPPLER G R. Experimental research and modeling of magnetorheological elastomers［J］. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 2004, 15(1): 27-35.
