活性流体存在下的多孔弹性

本文提出了一种用于表征嵌有磁流变流体（MRFs）的可渗透、可变形介质的模型。这些活性流体表现出可通过磁场调控的机械和流变性质，当磁场作用时，会诱发从液态向固态相变。这一相变深刻影响复合材料中的应力传递和流体流动，导致其行为由明确的阈值控制，该阈值取决于孔隙大小与磁性粒子团块特征尺寸之比，可通过调整磁场强度触发。通过对包含所选MRF的商业海绵制备的原型进行实验验证了这些效应。为设计和优化这类新型材料，提出了一种线性多孔弹性模型，并通过与实验结果的比较进行验证。模型的本构关系，即整体弹性张量和渗透性，基于从纯流体和复合材料实验数据中观察到的现象进行更新。研究结果表明，所提出的简化模型足够稳健，可预测和优化含有MRFs的多孔介质行为。此类材料在包括人体组织和关节康复的自适应外骨骼，以及创新结构系统等广泛的工程应用前景广阔。