Силовое взаимодействие намагничивающихся частиц, помещённых в эластомер

Авторы

  • Анастасия Михайловна Биллер Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Олег Валерьевич Столбов Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Юрий Львович Райхер Институт механики сплошных сред УрО РАН

DOI:

https://doi.org/10.7242/1999-6691/2014.7.1.7

Ключевые слова:

магнитоэластомерные композиты, магнитостатические силы, анизотропное взаимодействие, бистабильность

Аннотация

Описан точный магнитостатический расчёт силы, действующей между двумя частицами изотропного ферромагнетика, находящимися в постоянном однородном внешнем поле. Показано, что при близком расположении частиц (доли радиуса) магнитная сила значительно отличается от предсказаний модели точечных магнитных моментов. Кроме этого, заметно расширяется интервал углов между направлением поля и межцентровым вектором частиц, соответствующий притяжению. Последнее означает, что в плотной системе неоднородно поляризованных (намагниченных) частиц притяжение является доминирующим типом взаимодействия. Полученные соотношения использованы для оценки равновесных состояний, которые принимает пара частиц, находящихся в упругом массиве. В некоторых условиях при конкуренции магнитных и упругих сил конфигурация пары оказывается бистабильной. Такое поведение может существенно отражаться на изменении макроскопических свойств мягких магнитных эластомеров.

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Библиографические ссылки

Jolly M.R., Carlson J.D., Muñoz B.C. A model of the behaviour of magnetorheological materials // Smart Mater. Struct. - 1996. - V. 5, N. 5. - P. 607-614. DOI
2. Diguet G., Beaugnon E., Cavaillé J.Y. From dipolar interactions of a random distribution of ferromagnetic particles to magnetostriction // J. Magn. Magn. Mater. - 2009. - V. 321, N. 5. - P. 396-401. DOI
3. Han Y., Hong W., Faidley L.E. Field-stiffening effect of magneto-rheological elastomers // Int. J. Solids Struct. - 2013. - V. 50, N. 14-15. - P. 2281-2288. DOI
4. Shkel Y.M., Klingenberg D.J. Magnetorheology and magnetostriction of isolated chains of nonlinear magnetizable spheres // J. Rheology. - 2001. - V. 45, N. 2. - P. 351-368. DOI
5. Genç S., Phulé P.P. Rheological properties of magnetorheological fluids // Smart Mater. Struct. - 2002. - V. 11, N. 1. - P. 140-156. DOI
6. Peng X., Li H. Analysis of the magnetomechanical behavior of MRFs based on micromechanics incorporating a statistical approach // Smart Mater. Struct. - 2007. - V. 16, N. 6. - P. 2477-2482. DOI
7. Olabi A.G., Grunwald A. Design and applications of magneto-rheological fluid // Mater. Design. - 2007. - V. 28, N. 10. - P. 2658-2664. DOI
8. Park B.J., Fang F.F., Choi H.J. Magnetorheology: materials and application // Soft Matter. - 2010. - V. 6, N. 21. - P. 5246-5253. DOI
9. De Vicente J., Klingenberg D.J., Hidalgo-Alvarez R. Magnetorheological fluids: a review // Soft Matter. - 2011. - V. 7, N. 8. - P. 3701-3710. DOI
10. Segovia-Gutiérrez J.P., Berli C.L.A., de Vicente J. Nonlinear viscoelasticity and two-step yielding in magnetorheology: A colloidal gel approach to understand the effect of particle concentration // J. Rheol. - 2012. - V. 56, N. 6. - P. 1429-1439. DOI
11. Borcea L., Bruno O. On the magneto-elastic properties of elastomer-ferromagnet composites // J. Mech. Phys. Solids. - 2001. - V. 49, N. 12. - P. 2877-2919. DOI
12. Bossis G., Lacis S., Meunier A., Volkova O. Magnetorheological fluids // J. Magn. Magn. Mater. - 2002. - V. 252. - P. 224-228. DOI
13. Jeffrey D.J. Conduction through a random suspension of spheres // Proc. R. Soc. Lond. A. - 1973. - V. 335, N. 1602. - P. 355-367. DOI
14. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. - М.: Наука, 1982. - 620 с.
15. Коновалова А.М., Столбов О.В., Райхер Ю.Л. Взаимодействие неоднородно намагниченных частиц, заключенных в эластомер // 7 Всероссийская конференция по механике деформируемого твердого тела: Сб. статей, Ростов-на-Дону, 15-18 октября 2013 г. - Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2013. - Ч. 2. - С. 26-30.
16. Багаев В.Н., Буевич Ю.А., Тетюхин В.В. К теории магнитостатического взаимодействия и структурообразования в дисперсных системах // Магнитная гидродинамика. - 1986. - № 2. - С. 35-40.
17. Melenev P.V., Rusakov V.V., Raikher Yu.L. Magnetic behavior of in-plane deformable dipole clusters // J. Magn. Magn. Mater. - 2006. - V. 300, N. 1. - P. e187-e190. DOI

Загрузки

Опубликован

2014-03-31

Выпуск

Том 7 № 1 (2014)

Раздел

Статьи

Лицензия

Copyright (c) 2014 Вычислительная механика сплошных сред

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Как цитировать

Биллер, А. М., Столбов, О. В., & Райхер, Ю. Л. (2014). Силовое взаимодействие намагничивающихся частиц, помещённых в эластомер. Вычислительная механика сплошных сред, 7(1), 61-72. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2014.7.1.7