Новая феноменологическая модель динамического поведения магнитореологических эластомеров в режиме растяжения–сжатия

Работа магнитореологических эластомеров (МРЭ) в режиме растяжения–сжатия обеспечивает наиболее компактную конструкцию и повышенную жесткость во многих приложениях с вертикальной нагрузкой, включая опорные изоляторы на основе МРЭ в мостах и зданиях, системы подвески и опоры двигателей автомобилей, а также оборудование для виброзащиты. Однако применение этого режима ограничено отсутствием вычислительных моделей, способных надежно прогнозировать характеристики устройств. В результате в промышленности широко используются МРЭ, работающие в режиме сдвига, несмотря на их меньшую жесткость и несущую способность. Мы начинаем с комплексного обзора моделирования МРЭ и их динамических характеристик, показывая, что в предыдущих исследованиях основное внимание уделялось динамическому поведению МРЭ в режиме сдвига, хотя прочность МРЭ и магнитореологический эффект значительно снижаются при больших амплитудах деформации из-за увеличения расстояния между магнитными частицами. Кроме того, характерные параметры существующих моделей предполагают постоянство либо частоты, либо деформации, либо магнитного поля; поэтому при новых условиях нагружения параметры моделей необходимо рассчитывать заново. Это требует значительных затрат времени при проведении экспериментов и вычислений, а существующие модели не описывают полное динамическое поведение МРЭ при любых условиях нагружения. В данной работе представлены экспериментальная установка для испытаний МРЭ в сопряженном режиме растяжения–сжатия и новая феноменологическая модель, полностью прогнозирующая диаграмму напряжение–деформация материала как функцию плотности магнитного потока, частоты нагружения и деформации. С помощью набора обучающих экспериментов определяются параметры модели, полученные экспериментальным путем, что позволяет прогнозировать поведение МРЭ интерполяцией в относительно широком непрерывном диапазоне частот, деформаций и магнитных полей. Кроме того, мы проверяем способность модели к экстраполяции, сравнивая ее прогнозы с результатами дополнительных экспериментов, не входивших в обучающий набор, и получаем хорошее согласие. Дальнейшее развитие этой модели позволит проектировать и управлять инженерными конструкциями, оснащенными МРЭ, работающими в режиме растяжения–сжатия, используя все преимущества, которые они обеспечивают.