导读:本文包含了微观力学模拟论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:纳米多层膜,镁基非晶合金,变形行为,分子动力学模拟
微观力学模拟论文文献综述
尹佩[1]（2019）在《镁合金纳米多层膜微观结构与力学性能的模拟研究》一文中研究指出近年来,镁基非晶合金因轻质,高强度,高弹性极限以及较强的玻璃形成能力等独特的力学性能成为全世界科学研究的热点。然而,其类似于脆性材料的力学行为严重限制了它在航空航天、电子、国防和能源等领域的快速发展。因此,如何有效地提高镁基非晶合金的塑性,是使得它得以广泛应用的关键。众所周知,剪切带的形核与快速扩展是造成镁基非晶合金低塑性和脆性断裂的主要原因。因此,阻碍剪切带的快速扩展是提高塑性的有效手段。为了实现这一目的,以镁基非晶合金为基体,我们在本文中提出了构建两种不同多层膜样品的思想,并采用分子动力学模拟方法研究了在拉伸载荷下影响多层膜力学行为的相关因素,主要研究内容和结果如下:(1)研究了层厚度和纵横比等对非晶/晶体MgAl/Mg纳米多层膜(NACMs)的变形行为的影响。结果表明,随着层厚度的增加,NACMs的塑性变形模式由以交叉广义剪切带为主的变形最终转变为以单剪切带为主的变形。由于晶体相,非晶相以及非晶/晶体界面(ACIs)的耦合作用,多层膜(中间层厚度)发生变形,被视为过渡阶段。结果也显示,无论层厚度如何变化,NACMs的峰值应力均大于大块非晶的峰值应力,这是由于强晶相的增加和ACIs的强化作用所致。结果还指出通过选择合适的层厚度,可以有效地提高NACMs的塑性和强度。此外,本文还定量地研究和分析了NACMs的变形行为。(2)研究了层厚度和类流动缺陷浓度(AFDC)对非晶/非晶(A1/A2)纳米多层膜力学行为的影响。结果表明,当层厚度较小时(从1.8到8.5 nm),对于任意给定的层厚度,随着AFDC的增加,A1/A2纳米多层膜的塑性变形由“剪切局部化”向“均匀变形”模式演变,最终再次发生“剪切局部化”的变形。与大块非晶相比,具有最佳AFDC的A1/A2纳米多层膜均匀变形,实现了高强度和高塑性的完美结合。此外,对于每个层厚度下的样品,总是可以找到最佳的AFDC,并且随层厚度的增加呈上升趋势。当层厚度较大时(13.0和25.0 nm),无论AFDC如何变化,对于确定的层厚度,最佳AFDC消失。在这种情况下,塑性变形行为被局限在A1软相层,导致强烈的剪切局部化,塑性降低。(本文来源于《西安石油大学》期刊2019-06-14）
赵鹏慧[2]（2019）在《磁流变液微观结构与力学性能模拟研究》一文中研究指出磁流变液(MRF)是一种结构性能可控的智能流体,有很出色的光学、力学等性能,使它在电子封装、医疗、阻尼抗震等工程领域具有广泛的应用。因此,关于磁流变液的理论和应用研究得到了科研工作者的广泛关注。本文基于传统的粗粒化模拟方法,结合磁偶极子模型建立了关于磁流变液的粗粒化仿真模型,详细描述了磁流变液内部的各相互作用势。根据建立的粗粒化模型研究了磁流变液的在外加匀强磁场作用下微观结构的演化过程,以及磁流变液在转变为类固体结构后的压缩和剪切过程中的微观结构变化和力学特性。本文主要研究内容及相关的主要结论如下:首先,详细研究了在磁场作用下磁流变液微观结构的演化过程。磁性粒子在磁场作用下会产生沿着磁场方向的偶极矩,在偶极矩的作用下磁性粒子会沿着磁场方向聚集形成链状和簇状结构,在聚集过程中体系的势能会逐渐降低,体系的稳定性逐渐增强。同时磁性粒子的聚集行为还受到磁场强度和磁性粒子体积分数的影响,磁场强度的增大可以使磁性粒子聚集速度加快,聚集结构更加紧密、尺寸更大。磁性粒子体积分数的增大也可以使磁性粒子的聚集结构增大。其次,对磁性粒子聚集后的类固体结构的压缩性能进行了仿真计算。对于磁流变液类固体结构来说,当压缩方向沿着磁场方向时,压缩应力最大,且在压缩过程中,随着压缩应变的增大,磁性粒子结合更加紧密,磁性粒子间的磁性相互作用力增大,进而使磁流变液的抗压缩能力得到增强。磁场强度的增大以及磁性粒子体积分数的增大都可以在一定程度上增强其抵抗压缩的能力以及压缩弹性模量和磁致弹性模量,在循环剪切过程中,压缩应力随着循环次数的增多而逐渐衰减,压缩应力的衰减量随磁场强度和磁性粒子体积分数增大而增大。同时,对磁性粒子聚集后的类固体结构进行了剪切模式下的仿真计算。对于磁流变液类固体结构来说,在剪切作用下,原来规整的磁性粒子链状或簇状结构经历了错位—重组—断裂的过程。此外,在剪切作用下,磁性粒子在剪切场方向会形成片层状、壁状结构,出现剪切分层的现象。磁场强度、磁性粒子体积分数的增大都可以使磁流变液类固体结构的剪切应力、剪切弹性模量以及屈服强度增加。在一定的剪切速率范围内,磁性粒子类固体结构的剪切应力随着剪切强度的增大而增大,当剪切变形速率超过0.05ns~(-1)时,过大的剪切速率会导致剪切应力下降。在循环剪切作用下,体系中磁性粒子在第一次正向剪切中形成的片层状结构会沿着剪切方向发生移动聚集。循环次数的增加使得剪切应力的回环面积的减小,体系的抗剪切能力减弱,同时剪切过程中应力逐渐减小。磁场强度和磁性粒子体积分数的增大使循环剪切中应力回环面积逐渐增大,磁流变液的抗剪切性能、减震性能逐渐增强。(本文来源于《中北大学》期刊2019-06-04）
雷青峰[3]（2019）在《纳米钛中FCC相对力学行为和微观机制影响的分子动力学模拟研究》一文中研究指出近些年,随着科技的发展,航空航天以及航海等行业对于材料性能的要求也愈发严格,金属钛由于其独特的性能受到了越来越多的青睐,并且已经展现出了其独特、强大的生命力。同时,科学家通过实验以及计算机模拟的方法证实了钛及钛合金中存在面心立方相FCC(face-centered cubic)。本文将通过分子动力学模拟方法研究FCC相对钛纳米柱力学行为和变形机制的影响,为金属钛以及钛合金的工程应用提供理论基础和参考依据。(1)利用分子动力学模拟研究了纯α-Ti(α-titanium)在拉伸和压缩加载下的力学行为和变形机制。发现在纯钛内部容易出现紊乱原子,应力容易在纳米柱尖端部位集中,导致位错产生并释放内应力,产生的位错沿着柱面滑移系运动。随着应变增大,位错以环形扩展,运动到试样表面后形成滑移台阶,该位错的柏氏矢量为b=_3~1[112?0]。到了加载的后期,柱面全位错在基面分解为两个不全位错以及中间的层错部分,随着应力应变的增加,体系能量升高,扩展位错在柱面开始束集,束集后的全位错回到之前的滑移面,完成一次交滑移。(2)研究了HCP(hexagonal close-packed)相和FCC相双相模型在拉伸和压缩加载下的力学行为和变形机制。发现当体系受到拉伸加载时,FCC相中首先出现分位错,其后紧跟着堆垛层错,当新的堆垛层错只有一个原子层厚度时,位错将穿过已有的堆垛层错,留下罗曼-柯垂耳锁;如果堆垛层错密度较高,超过两个原子层厚度时,分位错难以穿过。当在拉伸加载后期,FCC相中产生了大量的堆垛层错,由于分位错相互交割形成了网状结构,结点处为罗曼-柯垂耳锁。在压缩加载下,FCC相中形成的堆垛层错已经累积为HCP新相,即发生FCC相向HCP相的逆转变,导致新的位错很难穿过已有的堆垛层错,成为缺陷源,新位错在此形核、扩展。(3)研究了温度对双相模型力学行为和变形机制的影响。发现当在70 K,150K,400 K温度下压缩加载时,与300 K温度下FCC相中发生位错反应不同,不仅在FCC相中产生了分位错与堆垛层错,而且在HCP相中也发生了<c+a>滑移。在拉伸加载时形成了罗曼-柯垂耳锁以及网格状结构,同时在70K温度的拉伸加载下,在HCP和FCC相界的表面产生了{101?1}孪晶。(4)研究了FCC相尺寸对双相模型力学行为和变形机制的影响,建立了“叁明治”结构的纳米柱,模型中间部分厚度分别为2 nm、4 nm、6 nm、8 nm的FCC相。发现在压缩加载下,在FCC相体系中,2 nm和4 nm中的FCC相的原子比例逐渐减少直至消失,即FCC相转变为HCP相。在拉伸加载的情况下,FCC相尺寸减小到2 nm时,在HCP和FCC相界的表面产生了{101?1}孪晶。(本文来源于《兰州理工大学》期刊2019-03-14）
张昭,谭治军,李健宇,祖宇飞[4]（2019）在《搅拌摩擦增材制造的微观结构-力学性能一体化数值模拟》一文中研究指出搅拌摩擦增材制造技术是在搅拌摩擦焊接的基础上发展起来的一种新型固态增材制造技术。针对搅拌摩擦增材制造技术中的重新搅拌和重新加热问题,采用试验和数据方法进行分析,通过Monte Carlo模型计算微观结构演化,通过析出相演化模型计算析出相分布,并进一步计算不同增材层之间的硬度分布,通过与试验测量数据的比较验证了模型的正确性。结果显示,不同增材层之间的晶粒大小和形貌由于重搅拌和重加热的作用而存在差异,同时,温度曲线的变化使粒子数和平均半径发生变化,进而导致力学性能出现差异。在试验验证的基础上,通过数值模拟解释了差异产生的具体机理。(本文来源于《航空制造技术》期刊2019年Z1期）
熊凌轩[5]（2019）在《GH4169高温合金微观组织的叁维EBSD重构及细观力学模拟研究》一文中研究指出本文的目的是为了发展基于材料微观组织结构表征的计算模拟,从而对材料性能与微观组织结构之间的关系有更好的了解。在以往对材料的研究中,往往只局限于材料表面的研究分析而以此来推断材料整体的力学性能,同时也是因为材料内部的微观组织结构难以通过仪器直接观测到,即使可以直接观测,其深度也是极其有限。而重构多晶体微观组织结构可以为相应材料提供其内部微观组织结构的几何学形态信息,以此来更加深入真实的分析所研究材料的性能,其对于材料的研究具有重要意义。本文对GH4169高温合金材料提出了基于晶体塑性力学的细观有限元二维和重构的叁维模型以研究其在模拟计算中的区别并以此来证明二维模型的局限性和叁维模型的必要性。在使用有限元软件模拟计算时,本文对所研究模型赋予周期性边界条件并对其进行有限元离散处理。本文将结合本文所研究多晶材料的的模型及其本构,将其与实验对比并基于实验数据标定此本构模型的材料参数,并据此参数进行后续一系列力学特性的模拟计算。为了研究微观组织中叁维模型和二维模型在模拟上的区别,本文基于EBSD实验数据独立开发了一种叁维重构技术来对所研究对象进行分析,即对所研究材料进行研磨抛光得到其内部微观组织结构的每一层信息,依据所开发的MATLAB代码对其信息进行组合,从而形成叁维重构的模型。在此基础上,本文依据实验新建造了一个单晶模型,并在进行有限元模拟计算时加入用户子程序,在此基础上与实验数据进行对比分析并由此标定所研究材料参数,系统地分析了单晶模型在各个晶体取向上的力学行为并与实验计算模拟对比,并验证可得此单晶模型具备一定的预测能力,进而以此单晶模型为基础预测同种材料的多晶模型的力学行为,以此来研究单晶与多晶材料之间的关联性。本文进而依据二维模型和重构的叁维模型进行一系列力学行为的模拟计算,发现了在损伤模拟方面二维模型RVE和叁维模型RVE皆不具有代表性,即具有尺寸效应,经二维模型和叁维模型在损伤状态的比较可证明二维模型在一些力学行为模拟分析上的局限性。综上所述,皆可说明在微观组织结构方面的叁维重构研究的必要性。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-01-01）
万震宇[6]（2018）在《铝合金搅拌摩擦焊接微观组织演化数值模拟与力学性能计算》一文中研究指出搅拌摩擦焊接是一种新型固态焊接工艺,由于其具有焊接温度低、焊接变形小、无污染等特点,针对轻质合金的焊接,如铝合金、镁合金等具有明显的优势,并已逐渐替代了很多工业应用中的传统焊接方式。如何能够有效的模拟搅拌摩擦焊接工艺过程,与试验结合,对焊接工艺优化具有重要意义。将搅拌摩擦焊接有限元模型与材料学和热力学相结合,为搅拌摩擦焊接过程—工艺参数—力学性能的一体化研究提供了思路。通过有效的数值手段仿真搅拌摩擦焊接过程可以免去大量重复的实验,降低研究成本,并且能够从中提炼出整个焊接过程在不同工况作用下展现的规律性和差异性。基于以上所述背景,通过建立数值模型的方式来研究搅拌摩擦焊接为处理实际焊接工艺提供了有针对性的参考和指导。本文针对广泛使用的6xxx系列铝合金建立了基于完全热力耦合模型的搅拌摩擦焊接微观组织—强度—形变硬化演变的计算模型,研究了搅拌摩擦焊接过程中的晶粒尺寸变化和析出相演化,以此为基础,对焊后力学性能和热处理影响进行了进一步研究。第一,通过有限元软件DEFORM-3D建立了基于自适应网格重剖分的搅拌摩擦焊接完全热力耦合模型。利用物质点追踪技术在焊接模拟过程中对截面构件在搅拌针附件的材料流向进行分析,预测焊接接头在截面上形成搅拌区的形貌,结合再结晶计算公式,并对不同焊接工况作用下的焊核区内发生再结晶的晶粒尺寸进行预测,同时对比了不同焊接工况作用下沿构件薄板厚度方向计算再结晶得到的晶粒尺寸大小。第二,以过饱和固溶体在温度变化作用下发生相变以及第二相析出生长动力学行为为理论基础,建立了 6xxx系铝合金的微观组织演化模型。通过计算过饱和固溶体在等温以及非等温时效过程中发生的沉淀演化机制,得到等温及非等温过程中任意时刻的微观组织演化参数,与实验测量的结果相对比能够验证该计算模型算法的有效性。结合之前建立的搅拌摩擦焊接热力耦合模型对不同焊接工况进行计算,提取出温度历史计算了6005A-T6铝合金在搅拌摩擦焊接中的析出相演化过程。第叁,进一步考虑位错运动与第二相粒子的交互作用,建立了 6xxx系铝合金的屈服强度和形变硬化的计算模型。通过与实验观测值作对比,能够验证过饱和固溶体在等温及非等温时效过程中出现的屈服强度和形变硬化参数演化的准确性,并计算了6005A-T6铝合金在搅拌摩擦焊接不同焊接工况下接头的强度演变过程,得到了接头初始强度和形变硬化参数沿截面方向的分布,从静态屈服强度和动态形变硬化两方面解释了焊后接头截面出现强度最弱区域的原因。最后,联立微观组织演化和初始屈服强度计算模型,进一步研究焊后人工时效对搅拌摩擦焊接构件微观组织演化和力学性能的影响机理,对6005A-T6焊接接头采用不同时长和不同温度组合的焊后人工时效的演变机制进行分析,得到不同组合焊后时效的接头粒子分布形貌。另外,研究了几种常用6xxx系铝合金在主要溶质成分范围内随机分布的差异性,并得到不同种类接头的焊后截面特性分布区间范围。(本文来源于《大连理工大学》期刊2018-11-01）
姜烨凡,董念国[7]（2018）在《MTC模拟微观力学刺激整合素αVβ3调控VICs钙化研究》一文中研究指出目的利用MTC模拟微观力学刺激探索微观力学刺激对VICs钙化的影响及整合素ανβ3在其中的作用。方法 利用MTC模拟微观力学刺激,明确其可对VICs施加微观力学刺激;探索不同大小、频率、时间的力学刺激对VICs钙化的影响。取VICs钙化有改变组力学参数作为力学刺激参数,用cycloRGD封闭整合素ανβ3,比较在封闭与未封闭整合素ανβ3情况下,相同力学刺激对VICs钙化的影响。结果 MTC可以对VICs产生微观力学刺激,无RGD肽包被组磁珠运动幅度小于RGD肽包被组。在8.75 Pa-2 Hz-10 min的力学刺激下,VICs钙化相关基因(本文来源于《第十二届全国生物力学学术会议暨第十四届全国生物流变学学术会议会议论文摘要汇编》期刊2018-08-17）
郑春键,崔志伟,黄永民[8]（2018）在《叁元聚合物共混体系的微观结构与力学性能模拟》一文中研究指出建立一种构型模拟与力学性能模拟相结合的连续模拟方法研究了叁元共混物(两种均聚物与一种共聚物)中交替共聚结构与嵌段共聚结构对力学性能的影响。通过蒙特卡罗模拟获得其构型,然后将该构型作为弹簧格子模型的数据输入,模拟叁元共混体系的微观结构与力学性能。模拟结果表明:交替共聚物在体系中更倾向于在两种均聚物的界面处自我缠绕,而嵌段共聚物的两端分别渗透进与之相容的均聚物体相中;叁元共混物的力学性能与其内部的两相界面结构相关;应变在交替共聚物体系中均匀分布,导致更多的断裂发生在体相中,交替共聚物体系比嵌段共聚物体系力学性能更强且更具韧性。这种连续模拟方法为研究材料组成与力学性能之间的关系提供了一种新方案。(本文来源于《功能高分子学报》期刊2018年04期）
郭艺烁[9]（2018）在《补强剂与增塑剂对橡胶复合材料力学性能影响微观机理的分子动力学模拟研究》一文中研究指出橡胶纳米复合材料在各种国民经济与国防军工领域中应用广泛,是一种战略性资源。而高分子纳米复合材料(PNCs)性能的优劣,与填料及各种配合剂在橡胶中的分散和相互作用密切相关。多年来,研究者们通过各种实验检测和计算机模拟方法从宏观和微观的角度研究填料和配合剂对橡胶力学性能等的作用机理。在橡胶纳米复合材料中,多层次、多尺度的复杂相互作用,即从分子水平的基团相互作用,到纳米尺度的填料和配合剂的分散,再到亚微观尺度自组装结构等,均会极大的影响宏观材料的力学、热学和电学特性。这使得传统的实验手段难以细致深入地表征其微观结构,从而很难全面了解各种因素对橡胶材料力学性能影响的微观机理。新型飞速发展的分子动力学(MD)模拟手段将在研究橡胶纳米复合材料宏观力学性能的分子尺度微观机理上发挥十分重要的作用。基于以上研究背景,本论文主要是通过联合原子和全原子尺度的分子动力学模拟,围绕补强剂与增塑剂对橡胶复合材料力学性能影响的微观机理,进行初步探索。研究工作主要从以下两个方面开展:一,石墨烯(GP)堆积对橡胶材料力学性能影响微观机理研究通过联合原子尺度上的分子动力学模拟,我们构建了一系列含有两种新型结构GP(插层结构和堆迭结构)的顺-1,4-聚丁二烯橡胶(cis-PB)体系的杂化模型。研究了不同GP堆积方式对于微观橡胶分子链结构、链动力学、链运动能力,以及对宏观材料单轴拉伸性能、动态剪切行为的影响,并深入挖掘了材料宏观力学性能与微观结构、微观相互作用间的关系。模拟结果显示:位于GP片层间的cis-PB分子链被强烈地限制,链运动能力、链卷曲程度下降,使得分子链在拉伸过程中更容易沿拉伸方向取向。因此,插层杂化体系在大拉伸应变下具有更高的拉伸应力。对于堆迭杂化体系,GP与GP片层间的直接相互作用以及堆迭GP结构整体的取向是决定体系动静态力学性能的主要因素。纵向对比拉伸和剪切行为发现:堆迭杂化体系具有更高的拉伸应力,插层杂化体系具有更高的动态储能模量。由此推断,GP与GP间的直接接触作用对拉伸性能的贡献大于GP与cis-PB分子链间的相互作用和插层限制效应,而插层结构对cis-PB链的限制和取向作用对剪切性能的贡献大于GP与GP间的直接接触作用。二,C5/C9石油树脂对橡胶材料力学性能影响机理研究在橡胶工业中,C5/C9石油树脂因其软化、增粘和补强效应,广泛用于改善橡胶的加工性能。而以上效应的程度强烈依赖于橡胶基体和树脂增塑剂间的相容性和相互作用。因此,我们选择了五种商用石油树脂(两种古马隆树脂、苯乙烯树脂、C5/C9石油树脂、C9石油树脂)和两种工业级溶聚丁苯橡胶(SSBR),来研究对于某种给定橡胶,什么样的树脂结构最能满足其力学补强需求,又是什么微观机理主导了树脂对橡胶力学性能的影响。我们使用全原子尺度上的MD模拟,首先研究了树脂微观分子组成对二者相容性的影响。通过实验测定橡胶和树脂溶解度参数(δ),模拟计算橡胶和树脂的δ和R值、橡胶-树脂杂化体系的结合能(Ebinding)、橡胶链在杂化体系中的自扩散系数(Ds)、杂化体系的自由体积分数(FFV),我们发现:(1)实验测定和模拟计算δ所得相容性顺序相符;(2)因五种树脂分子结构相近,不同模拟结果所得橡胶和树脂相容性顺序整体趋势一致,但细节有所偏差,且五种树脂与橡胶的相容性普遍较好;(3)二者的相容性不是影响该杂化体系力学性能的主要因素。其次,我们进一步研究了树脂微观分子组成对二者间相互作用的影响。通过构建树脂分子链/SSBR单元和树脂单元/SSBR单元模型计算它们之间的相互作用能,并与实验中力学模量分布曲线对比发现:(1)苯乙烯单元与树脂间的相互作用最强,顺-1,4-丁二烯单元与树脂间的相互作用最弱;(2)树脂与SSBR的相容性强于与顺丁橡胶的相容性,“(1)”中分子链/单元尺度相互作用的结论与该分子链/分子链尺度上相容性结论一致;(3)影响复合体系力学性能主要因素是微观苯乙烯单元、丁二烯单元与树脂相互作用的差异。(本文来源于《北京化工大学》期刊2018-05-23）
刘伟[10]（2018）在《Fe-Cr-C系碳化物形态的微观力学模拟与耐磨性能研究》一文中研究指出Fe-Cr-C合金体系耐磨材料被广泛运用于工业耐磨领域,其中Cr/C比值及碳化物的结构形貌是影响耐磨层摩擦学性能的关键因素。本文通过调节Cr/C比值制备得到叁种典型的碳化物形貌与分布的Fe-Cr-C合金熔敷层,并基于其真实组织形貌建立微观组织有限元模型;通过X射线衍射确定组织成分并借助纳米压痕实验,对显微硬度等微观力学性能进行评价;之后,开展摩擦磨损实验,并采用基于真实组织仿真的有限元法结合Mises屈服准则和剪切破坏理论,模拟各组织真实摩擦受力条件和磨损过程,分析其抗磨机理,从而建立了Fe-Cr-C合金耐磨层的摩擦学行为与微观组织结构的对应关系。主要结论如下:Fe-Cr-C系合金熔敷层的微观结构中不同生长方向的初生M_7C_3碳化物分布于共晶碳化物+奥氏体基体中,碳化物的微观力学性能呈各向异性,引起熔敷层宏观耐磨性能的差异。其摩擦类型主要为粘着磨损和磨粒磨损,共晶碳化物+奥氏体基体的断裂与转移是粘着磨损的主要因素,而由于应力集中引起的初生碳化物开裂与剥落是磨粒磨损主要因素。不同的外加载荷条件会严重影响Fe-Cr-C系熔敷层的耐磨性能。较低应力时,碳化物可以发挥支撑骨架的作用,有效保护基体组织,提高熔敷层的耐磨性;随着施加载荷的增加,碳化物的应力集中随之增大,平行于熔敷层生长的碳化物优先断裂,熔敷层磨损量增加,耐磨性降低。(本文来源于《中国矿业大学》期刊2018-05-01）
微观力学模拟论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
磁流变液(MRF)是一种结构性能可控的智能流体,有很出色的光学、力学等性能,使它在电子封装、医疗、阻尼抗震等工程领域具有广泛的应用。因此,关于磁流变液的理论和应用研究得到了科研工作者的广泛关注。本文基于传统的粗粒化模拟方法,结合磁偶极子模型建立了关于磁流变液的粗粒化仿真模型,详细描述了磁流变液内部的各相互作用势。根据建立的粗粒化模型研究了磁流变液的在外加匀强磁场作用下微观结构的演化过程,以及磁流变液在转变为类固体结构后的压缩和剪切过程中的微观结构变化和力学特性。本文主要研究内容及相关的主要结论如下:首先,详细研究了在磁场作用下磁流变液微观结构的演化过程。磁性粒子在磁场作用下会产生沿着磁场方向的偶极矩,在偶极矩的作用下磁性粒子会沿着磁场方向聚集形成链状和簇状结构,在聚集过程中体系的势能会逐渐降低,体系的稳定性逐渐增强。同时磁性粒子的聚集行为还受到磁场强度和磁性粒子体积分数的影响,磁场强度的增大可以使磁性粒子聚集速度加快,聚集结构更加紧密、尺寸更大。磁性粒子体积分数的增大也可以使磁性粒子的聚集结构增大。其次,对磁性粒子聚集后的类固体结构的压缩性能进行了仿真计算。对于磁流变液类固体结构来说,当压缩方向沿着磁场方向时,压缩应力最大,且在压缩过程中,随着压缩应变的增大,磁性粒子结合更加紧密,磁性粒子间的磁性相互作用力增大,进而使磁流变液的抗压缩能力得到增强。磁场强度的增大以及磁性粒子体积分数的增大都可以在一定程度上增强其抵抗压缩的能力以及压缩弹性模量和磁致弹性模量,在循环剪切过程中,压缩应力随着循环次数的增多而逐渐衰减,压缩应力的衰减量随磁场强度和磁性粒子体积分数增大而增大。同时,对磁性粒子聚集后的类固体结构进行了剪切模式下的仿真计算。对于磁流变液类固体结构来说,在剪切作用下,原来规整的磁性粒子链状或簇状结构经历了错位—重组—断裂的过程。此外,在剪切作用下,磁性粒子在剪切场方向会形成片层状、壁状结构,出现剪切分层的现象。磁场强度、磁性粒子体积分数的增大都可以使磁流变液类固体结构的剪切应力、剪切弹性模量以及屈服强度增加。在一定的剪切速率范围内,磁性粒子类固体结构的剪切应力随着剪切强度的增大而增大,当剪切变形速率超过0.05ns~(-1)时,过大的剪切速率会导致剪切应力下降。在循环剪切作用下,体系中磁性粒子在第一次正向剪切中形成的片层状结构会沿着剪切方向发生移动聚集。循环次数的增加使得剪切应力的回环面积的减小,体系的抗剪切能力减弱,同时剪切过程中应力逐渐减小。磁场强度和磁性粒子体积分数的增大使循环剪切中应力回环面积逐渐增大,磁流变液的抗剪切性能、减震性能逐渐增强。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
微观力学模拟论文参考文献
[1].尹佩.镁合金纳米多层膜微观结构与力学性能的模拟研究[D].西安石油大学.2019
[2].赵鹏慧.磁流变液微观结构与力学性能模拟研究[D].中北大学.2019
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[10].刘伟.Fe-Cr-C系碳化物形态的微观力学模拟与耐磨性能研究[D].中国矿业大学.2018