一种基于ECC晶格结构的MRE微观建模方法技术

本发明专利技术涉及一种基于ECC晶格结构的MRE微观建模方法，属于智能材料MRE的微观结构机理分析及动态力学性能研究领域。提出了基于ECC晶格的一个立方体粒子网络，其中磁性粒子位于接合处并与弹性弹簧相连。利用Langevin动力学，导出了粒子运动的控制方程，以计算与粒子相对于外加磁场在平行和垂直方向上的运动相关的弛豫谱，从而确定MRE的储能模量和损耗模量。基于ECC晶格微观结构建立运动控制方程，克服了唯象模型的局限性，为后续的材料动态磁机械特征的研究奠定工作基础。本发明专利技术能从机理上更加准确地解释磁流变弹性体(MRE)的动态力学特性变化，具有磁控特性的多函数MRE在汽车、航空航天、民用和生物医学等多种工业领域开发的新技术方面具有巨大潜力。新技术方面具有巨大潜力。新技术方面具有巨大潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ECC晶格结构的MRE微观建模方法


[0001]本专利技术属于智能材料MRE的微观结构机理分析及动态力学性能研究领域，具体基于ECC晶格微观结构建立运动控制方程，为后续的材料动态磁机械特征的研究奠定工作基础。

技术介绍

[0002]具有磁控特性的多函数磁流变弹性体(MRE)在汽车、航空航天、民用和生物医学等多种工业领域开发的新技术方面具有巨大潜力。
[0003]针对复合材料MRE的模型构建，2020年T.H.Nam等在《Polymer Testing》上发表的题为《Experimental characterization and viscoelastic modeling of isotropic and anisotropic magnetorheological elastomers》的论文使用唯象模型的构建方法，例如使用Maxwell、Bouc
‑
Wen和Voigt元素或参数数学公式来表示材料的粘弹性特征，此类模型的弊端为不具有普适性，模型参数较多，对于不同的实验环境或操作条件下，模型参数需要重新标定；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ECC晶格结构的MRE微观建模方法，其特征在于步骤如下：步骤1：使用三维建模软件UG构建ECC单元粒子结构网络模型，所述的模型为正方体结构，正方体的各个边长上设有铁磁粒子分布；其中，各向同性立方体模型单元边长关系为铁磁粒子的半径为r；步骤2：将复合材料MRE的内部结构与ECC微结构的理想化假设进行联系，即磁性粒子位于接合处并与弹性弹簧相连，弹性系数关系为K
x
＝K
y
＝K
z
＝K0；步骤3：对提出的ECC晶格建立运动控制方程：采用布朗动力学来描述两个相邻粒子1、2的运动，粒子的运动方程使用拉格朗日方程来表示；其中，第n个粒子的动能T(r
n
)可表示为：式中，m
p
为粒子质量，r
n
为粒子的位置向量，为位置向量的时间导数；第n个与粒子1同类型粒子或与粒子2同类型粒子的能量耗散项E
diss1
、E
diss2
分别为：分别为：式中，ζ
jun
为粒子2同类型粒子的摩擦系数，ζ0为粒子1同类型粒子的摩擦系数；第n个粒子的弹性势能为U
elast
(r
n
)，磁势能为U
magn
(r
n
)，总势能为U(r
n
)，三者关系为：U(r
n
)＝U
elast
(r
n
)+U
magn
(r
n
)使用扩展的Euler
‑
Lagrange方程，模型关系为：L＝T(r
n
)
‑
U(r
n
)式中，为第n个质点运动相关的广义力，E
diss
为粒子间的能量总耗散；步骤4：对步骤3中的Euler
‑
Lagrange方程进行简化；其中，磁势能函数的一阶导数为：式中，δr
n
为位置向量平均值周围的微量变化，为粒子平均位置处磁能函数的梯度向量，为Hessian矩，r
n
′
为粒子的位置向量；磁势能梯度处于平衡态时，4.1)经化简，总磁势能的一阶导为：式中，由Hessian矩阵U
magn
求二阶导获得，M为粒子极化，M
*
为与粒子极化相关的参
数，k为新引入矢量；4.2)ECC晶格下的粒子间的总弹性势能的一阶导项为：其中，第n个粒子与相邻的第n
′
个粒子用弹簧连接，C
nn
′
为连通性参数，为连通性参数，为r
n
在x、y、z方向的分量；4.3)基于ECC晶格下的粒子间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冰，李雪莲，赵志军，彭嘉奇，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：