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力磁耦合下磁流变胶本构响应的多尺度分析及跨尺度关联
结题报告
批准号:
11872014
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
李海涛
依托单位:
学科分类:
A0801.固体变形与本构理论
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
彭向和、黄军杰、蒋晓平、赵胤伯、相恒高、陈晨
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中文摘要
磁流变胶是一种新型磁流变材料,具有不易沉降、稳定性好等优点,应用前景广阔。然而,目前对它的本构研究尚不充分。考虑到磁流变胶在力磁耦合场作用下具有丰富的微结构特征,因此本项目将采用微宏观多尺度分析的方法,通过实验、模拟和理论相结合的手段,研究不同条件下各组分特性及微结构的形态并加以表征,分析各典型微结构的稳定性,选取代表性胞元,通过能量原理建立组分特征-微观结构-宏观性能的跨尺度关联的磁流变胶本构模型,描述磁流变胶在磁场和应力场下的行为。所建立的本构关系能考虑铁磁颗粒的非线性磁化、基体的软物质性能以及两相间的相互作用,体现微结构特征与两相材料内禀性能、服役环境宏观参量之间的联结,可分析各主要因素对材料性能的影响及其作用机理,探讨高性能磁流变胶所具有的微观形态。这对磁流变胶的材料设计和工程应用具有重要的参考价值和科学意义。
英文摘要
Magnetorheological gels, with good stability, are new magnetorheological materials, and have broad prospect in engineering application. Up to now, the research on their constitutive relations is insufficient. Considering the fact that different types of microstructures are formed when magnetorheological gels are subject to multi-field loadings, a micro-macro approach will be developed in this project. By means of experimental observation combined numerical simulation, the properties of microstructures, including their correlations with material and environmental parameters, will be investigated. The representative elementary volume should be established and the corresponding constitutive model will be proposed according to thermodynamic principle. The interaction between particles and matrix, non-linear magnetization of particles and temperature-dependent property of matrix should be taken into account. Based on the model, the behaviors of magnetorheological gels subjected to magneto-mechanical loadings can be described, and the factors influencing material properties could be investigated. This work is important for comprehending the micromechanism and optimizing the material design of magnetorheological gels.
以实现功能化和集成化为目标的智能材料成为新材料技术研究的重要方向。作为智能材料之一的磁流变材料,以其奇妙的特性而备受瞩目。磁流变胶可以有效克服易沉降等缺点,有着巨大应用前景。要实现工程材料领域对高性能磁流变胶的需求就必须对其性能及力学机理有全面的理解并能正确描述其本构关系。在本课题的研究中,我们从颗粒/基体、颗粒系统和材料整体三个层次进行跨尺度研究,对颗粒的磁化特性、基体的黏性等特征进行分析,研究它们之间的相互作用,考虑了基体的粘弹性并采用合适的方程描述了颗粒在基体中的运动阻力,构建了动力学方程,采用高效算法建立了的磁流变胶的数值模拟系统,模拟了不同条件下的微观结构。基于微观结构,构建了单链、考虑链间相互作用、考虑大小颗粒的级配以及高浓度下的颗粒空间构型等多种情况下的本构模型,描述了不同条件下的剪切应力等本构行为并分析了各种因素对磁流变胶特性的影响机理,理论预测和实验结果吻合良好。通过该项目的研究,探索了探讨高性能磁流变胶所具有的微观形态及其机理,这对磁流变胶的材料优化设计和工程应用具有重要的参考价值和科学意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1007/s00397-021-01316-x
发表时间:2021-11
期刊:Rheologica Acta
影响因子:2.3
作者:Hongzhi Huang;Haitao Li;Wencai Wang;Xianghe Peng
通讯作者:Xianghe Peng
Enhancement mechanism of fracture-resistance of CrMnFeCoNi high-entropy alloys: A molecular dynamics study
CrMnFeCoNi高熵合金抗断裂性能增强机制:分子动力学研究
DOI:10.1016/j.apt.2022.103603
发表时间:2022-06
期刊:Advanced Powder Technology
影响因子:5.2
作者:Peiwen Liu;Henggao Xiang;Haitao Li;Xianghe Peng
通讯作者:Xianghe Peng
Applications of cellulose-based composites and their derivatives for microwave absorption and electromagnetic shielding
纤维素基复合材料及其衍生物在微波吸收和电磁屏蔽中的应用
DOI:10.1016/j.carbpol.2022.119347
发表时间:2022
期刊:Carbohydrate Polymers
影响因子:11.2
作者:Shangwei Song;Haitao Li;Peiwen Liu;Xianghe Peng
通讯作者:Xianghe Peng
Plastic deformation in zinc-blende AN under nanoindentation: A molecular dynamics simulation
纳米压痕下闪锌矿AN的塑性变形:分子动力学模拟
DOI:10.1016/j.apsusc.2018.10.009
发表时间:2019-02-01
期刊:APPLIED SURFACE SCIENCE
影响因子:6.7
作者:Cui, Yuhong;Li, Haitao;Peng, Xianghe
通讯作者:Peng, Xianghe
DOI:10.1039/d2sm00843b
发表时间:2022
期刊:Soft Matter
影响因子:3.4
作者:Zhuang Yang;Haitao Li;Shangwei Song;Xianghe Peng
通讯作者:Xianghe Peng
CO2-靶向改性赤泥协同抑制氢化铝粉尘爆炸宏观-微观特性及反应动 力学机理
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    李海涛
  • 依托单位:
电磁场作用下瓦斯煤尘复合爆炸火焰-压力耦合灾变动力学机理研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    李海涛
  • 依托单位:
电磁场作用下瓦斯煤尘复合爆炸火焰—压力耦合灾变动力学机理研究
  • 批准号:
    52104181
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.00万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    李海涛
  • 依托单位:
多场耦合下铁磁形状记忆合金本构行为的跨层次分析
  • 批准号:
    11002165
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    李海涛
  • 依托单位:
国内基金
海外基金