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摘要：铁磁材料广泛运用于国民经济的各个部门,其力学响应行为涉及变形场和磁场的相互耦合不足,直接联系到各类现代高新装置设备的性能指标和可靠运转。本论文针对铁磁介质结构的磁弹性行为进行了论述和实验探讨。基于连续介质论述针对一个在电磁场中运动的可变形连续固体进行了描述,将铁磁颗粒增强聚合物整体看作为一个可磁化的高弹性体,探讨了材料的磁弹性行为,并给出材料应力与外磁场的依赖联系。同时根据材料细观组分的单独力学行为以及它们的相互作用对该磁弹性特点予以验证。在此基础上加入了聚合物粘弹性行为的影响建立了一个铁磁颗粒增强聚合物的磁弹性本构模型。模型在静态、动态加载下的预测结果与实验测量数据均十分吻合。相对于已有模型,本论文模型可以在同一组参数下描述不同磁场下的力-位移以及应力-应变回线,并可较为准确地刻画聚合物的力-磁耦合行为。定量浅析了在不同磁场区域内材料本构联系的非线性程度以及剪切模量的磁场敏感性；讨论了动态加载下应力-应变回线的洄滞特性；揭示了应力-应变回线及剪切模量随外磁场与加载频率的变化规律。在上文连续介质力学、电磁学方程的基础上展开了对于变形场和磁场耦合不足处理策略的讨论,浅析了不同解耦策略对于铁磁介质结构内部及附近磁场分布的影响,针对铁磁板在横向磁场下的磁弹性变形不足讨论了有限元数值迭代以及摄动技术在描述磁场分布方面的区别,以及这些差别对铁磁结构受力浅析的影响。探讨表明摄动策略只能浅析铁磁弹性介质由于变形而引起的磁场分布变化,不能考虑介质磁化对附近磁场的转变;即使采取相同的磁力模型,有限元策略和摄动策略计算出的磁场分布不同也会进一步导致磁力分布不一样。揭示了两种策略在预测铁磁悬臂板磁弹性屈曲这一经典磁弹性耦合不足上有着差别的理由。给出的有限元模型可以退化到铁磁刚性结构情况,并选取磁屏蔽这一实际不足验证了模型的有效性,为屏蔽装置的设计提供了选型依据。在经典磁弹性振动不足探讨的基础上,浅析讨论了铁磁悬臂板正负磁刚度现象的临界角度范围,采取上文连续介质论述建立了与磁场相关的铁磁板共振频率的剖析模型,并通过与实验结果的比较验证了模型的有效性,证明铁磁介质的非线性磁化行为是使铁磁板共振频率随着磁场的增大呈现饱和走势的理由。模型可以很好的刻画出不同角度磁场下共振频率的变化规律,预测的临界角度与实验测量的角度范围吻合,揭示了临界角度与铁磁板长厚比之间的联系。针对铁磁圆柱壳的磁弹性变形行为展开了实验探讨,测量了圆柱壳在横向磁场下的环向应变,发现随着外磁场增大,环向应变与外磁场的“B2联系”失效,表明薄壳的磁弹性变形行为在高场与低场下具有不同的变化规律。对软铁磁圆柱薄壳进行了较为全面的磁弹性变形实验探讨,揭示了不同大小、方向的磁场,试件的厚径比以及不同的约束条件对铁磁薄壳磁弹性变形规律的影响。探讨表明,外磁场的大小仅转变壳体的环向应变大小,而对应变的分布状态并没有显著影响；而磁场的倾斜角度以及试件的厚径比对圆柱薄壳环向应变的大小以及分布均有影响；端部的约束条件对整个壳体的环向变形有显著的影响,完全固定的边界条件不仅会使环向应变减小,而且会抑制应变随磁场增大的饱和走势。综上,通过本论文的探讨工作,加深了对于铁磁介质结构中的磁场分布、铁磁薄壳的磁弹性变形规律以及铁磁薄板磁弹性共振现象的认识,改善了铁磁结构磁弹性力学行为的论述和实验的探讨,浅析了新型铁磁材料——铁磁颗粒增强聚合物的力-磁耦合行为,对已有实验结果做出了较为合理的解释。探讨结果为铁磁材料及结构在实际工程中的运用提供了必要的论述依据。关键词：铁磁材料论文磁弹性论文非线性论文连续介质论述论文铁磁颗粒增强聚合物论文
摘要3-5
Abstract5-9
第一章 绪论9-27
1.1 探讨背景9-15
1.2 探讨近况15-25
1.3 论文框架25-27
第二章 铁磁颗粒增强聚合物的磁弹性模型27-48
2.1 连续介质论述基本方程27-29
2.2 聚合物的磁弹性行为29-33
2.3 聚合物的粘弹性33-39
2.4 模型的建立及结果讨论39-46
2.5 本章小结46-48
第三章 铁磁介质结构中的磁场分布探讨48-71
3.1 可磁化弹性体中的磁场分布49-61
3.1.1 铁磁悬臂板磁弹性耦合不足的有限元策略49-53
3.1.2 摄动策略53-56
3.1.3 两种策略计算结果的浅析比较56-61
3.2 铁磁刚性结构中的磁场分布61-69
3.2.1 模型在磁屏蔽探讨中的运用61-64
3.2.2 计算结果及浅析64-69
3.3 本章小结69-71
第四章 铁磁悬臂板的磁弹性共振行为探讨71-89
4.1 实验探讨71-76
4.1.1 实验设备及案例71-73
4.1.2 实验结果浅析及讨论73-76
4.2 论述模型76-88
4.2.1 振动方程76-80
4.2.2 磁场分布80-82
4.2.3 结果浅析及讨论82-88
4.3 本章小结88-89
第五章 铁磁圆柱薄壳磁弹性变形的实验探讨89-107
5.1 实验装置及案例89-94
5.1.1 实验材料90
5.1.2 实验设备90-92
5.1.3 实验案例92-94
5.2 实验结果及讨论94-106
5.2.1 试件材料的基本属性94-96
5.2.2 外磁场对薄壳环向变形的影响96-101
5.2.3 边界约束以及厚径比对环向变形的影响101-106
5.3 本章小结106-107
第六章 结束语107-109