Двухчастичный элемент магнитореологического эластомера под действием осциллирующего магнитного поля и переменной механической нагрузки

Аннотация

В работе представлены результаты моделирования поведения пары намагничивающихся частиц внутри вязкоупругого эластомера при двух различных режимах внешних воздействий. Исследуется динамика цилиндрического образца, нагруженного постоянным усилием на торцах, в переменном магнитном поле, и образца, находящегося в постоянном поле под действием изменяющейся механической нагрузки. Описываемая система может служить мезоскопическим структурным элементом магнитореологического эластомера. При циклическом изменении приложенного магнитного поля в квазистатическом режиме такой элемент демонстрирует гистерезисное поведение: находящиеся далеко друг от друга частицы при определённой напряжённости поля падают друг на друга (кластеризуются) и остаются в таком положении до тех пор, пока поле не станет меньше того, что предшествовало кластеризации. При циклическом сжатии/растяжении образца в поле с фиксированной напряжённостью наблюдается похожее поведение. Вязкое трение затрудняет движение частиц при динамическом изменении внешних воздействий и тем самым может препятствовать возникновению магнитодеформационного гистерезиса. Блокировке гистерезиса способствуют высокая частота осцилляций и приложение к образцу постоянных растягивающих усилий. При уменьшении частоты вынужденных колебаний или увеличении напряжённости внешнего поля отклик системы становится негармоническим, что обусловлено нелинейностью усиливающегося взаимодействия намагничивающихся частиц. Таким образом, элемент приближается к качественно иным режимам колебаний, включающим коллапс частиц. Кластеризация частиц внутри магнитореологического эластомера в динамических процессах важна с точки зрения улучшения его механических свойств.