Моделирование магнитострикционных деформаций в мягких магнитных эластомерах
Автор: Райхер Юрий Львович, Столбов Олег Валерьевич
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 2 т.2, 2009 года.
Бесплатный доступ
Обсуждается природа магнитострикции мягкого магнитного эластомера - удлинение/сжатие образца при намагничивании однородным магнитным полем в отсутствие механической нагрузки. Качественный анализ свидетельствует, что внешнее поле оказывает на среду двоякое действие, причем один из механизмов стрикции проявляется на макроскопическом масштабе, а другой - на мезоскопическом. При этом последний, структурный, механизм магнитострикции существенно зависит от особенностей ближнего порядка пространственного расположения магнитных частиц в эластомерной матрице. В доказательство этого утверждения выполнено численное моделирование поведения систем магнитных частиц в упругом двумерном массиве при намагничивании. Показано, что именно наличие/отсутствие многочастичных кластеров приводит к разнице и в знаке, и в величине магнитострикции у материалов, в остальном одинаковых по составу.
Мягкие магнитные эластомеры, магнитореологические эластомеры, магнитострикция, моделирование деформаций
Короткий адрес: https://sciup.org/14320470
IDR: 14320470
Список литературы Моделирование магнитострикционных деформаций в мягких магнитных эластомерах
- Алексеев А.Г., Корнев А.Е. Магнитные эластомеры. -М.: Химия, 1987. -240с.
- Zrínyi M., Barsi L., Büki A. Deformation of ferrogels induced by nonuniform magnetic fields//J. Chem. Phys. -1996. -V. 104, N. 21. -P. 8750-8756.
- Никитин Л.В., Миронова Л.С., Степанов Г.В., Самусь А.Н.//Высокомол. соед. Сер. А. -2001. -Т. 43, № 4. -С. 698-706.
- Mitsumata T., Ikeda K., Gong J.P., Osada Y., Szabo D., Zrinyi M. Magnetism and compressive modulus of magnetic fluid containing gels//J. Appl. Phys. -1999. -V. 85, N. 10. -P. 8451-8455.
- Shen Y., Golnaraghi M.F., Heppler G.R. Experimental research and modeling of magnetorheological elastomers//J. Intelligent Materials Systems and Structures. -2004. -V. 15, N. 1. -P. 27-35.
- Farshad M., Benine A. Magnetoactive elastomer composites//Polymer Testing. -2004. -V. 23, N. 3. -P. 347-353
- Farshad M., Le Roux M. Compression properties of magnetostrictive polymer composite gels//Polymer Testing. -2005. -V. 24, N. 2. -P. 163-168.
- Lattermann G., Krekhova M. Thermoreversible ferrogels//Macromolecules: Rapid Communications. -2006. -V. 27, N. 16. -P. 1373-1379.
- Ginder J.M., Clark S.M., Schlotter W.F., Nichols M.E. Magnetostrictive phenomena in magnetorheological elastomers//Int. J. Modern. Phys. B. -2002. -V. 16, N. 17-18. -P. 2412-2418.
- Raikher Yu.L., Stolbov O.V. Magnetodeformational effect in ferrogel samples//J. Magn. Magn. Mater. -2003. -Vs. 258-259. -P. 477-479.
- Райхер Ю.Л., Столбов О.В. Деформационное поведение эллипсоидального образца феррогеля в однородном магнитном поле//Прикл. механика и техн. физика. -2005. -№ 3. -С. 153-164.
- Gollwitzer C., Turanov A, Krekhova M., Lattermann G. Measuring the deformation of a ferrogel sphere in a homogeneous magnetic field//J. Chem. Phys. -2008. -V. 128, N. 16. -Art.no. 164709-5.
- Kankanala S.V., Triantafyllidis N. On finitely strained magnetorheological elastomers//J. Mech. Phys. Solids. 2004. -V. 52, N 12. -P. 2869-2908.
- Davies L.C. Model of magnetorheological elastomers//J. Appl. Phys. -1999. -V. 85, N. 6. -P. 3348-3351.
- Jarkova E., Pleiner H., Müller H.W., Brand H.R. Hydrodynamics of isotropic ferrogels//Phys. Rev. E. -2003. -V. 68, N. 4. -Art. no. 041706-8.
- Bohlius S., Brand H.R., Pleiner H. Macroscopic dynamics of uniaxial magnetic gels//Phys. Rev. E. -2004. -V. 70, N. 6. -Art. no. 061411-10.
- Morozov K., Shliomis M., Yamaguchi H. Magnetic deformation of ferrogel bodies: Procrustes effect//Phys. Rev. E. -2009. -V. 79, N. 4. -Art. no. 040801(R)-4.
- Zhou G.Y. Shear properties of a magnetorheological elastomer//Smart Materials and Structures. -2003. -V. 12, N. 2. -P. 139-146.
- 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.
- Dorfmann A., Ogden R.W. Nonlinear magnetoelastic deformations//Quart. J. Mech. Appl. Math. -2004. -V. 57, N. 4. -P. 599-622.
- http://www.freefem.org/ff++/index.htm (дата обращения: 10.06.2009).
- Shkel Yu.M., Klingenberg D.J. Electrostriction of polarizable materials: Comparison of models with experimental data//J. Appl. Phys. -1998. -V. 83, N. 12. -P. 7834-7843.
