单粒子磁致伸缩对柔性磁活性弹性体剪切模量的影响
材料科学
2017-04-05 v1
摘要
在最近引入的单粒子磁致伸缩机制框架[V. M. Kalita et al, Phys. Rev. E 93, 062503 (2016)]内，本文从理论上研究了外部磁场对磁活性弹性体（MAE）静态剪切应变和有效剪切模量的影响。针对包含薄圆盘（片晶）形式软磁夹杂且该圆盘平面内具有磁各向异性的MAE，本文解析求解了其磁致伸缩平面问题。外部磁场对磁性填充颗粒施加力矩，在夹杂附近产生机械应力，诱发剪切应变，并增加这些复合材料的有效剪切模量。研究表明，在基质剪切模量小于夹杂磁各向异性常数的软弹性体基质MAE中，可以预期磁场对有效剪切模量的影响最大。推导表明，有效剪切模量非线性依赖于外部磁场，并在超过颗粒各向异性场的磁场中趋于饱和值。研究表明，有效剪切模量的模型计算与有效弹性模量和磁弹性耦合常数的唯象定义相对应。所得理论结果与已知实验数据吻合良好。讨论了MAE中有效弹性系数及其对磁场依赖性的确定。使用Padé逼近法估算了较高填充浓度下有效剪切模量的浓度依赖性，该方法正确预测了依赖于磁场的有效剪切模量的绝对和相对变化均将随填充颗粒浓度的增加而显著增大。
引用
@article{arxiv.1701.01305,
title = {Effect of single-particle magnetostriction on the shear modulus of compliant magnetoactive elastomers},
author = {Viktor Kalita and Andrew Snarskii and Mikhail Shamonin and Denys Zorinets},
journal= {arXiv preprint arXiv:1701.01305},
year = {2017}
}
备注
29 pages, 9 figures