Отчет по проекту РФФИ № 17-41-590160 "Моделирование поведения и физико-механических свойств магнитоуправляемых эластомеров"

Отчет 41 с., 11 рис., 36 источн. Ключевые слова: феррогель, магнитоуправляемый эластомер, магнитострикция, магнитоупругость. Работа посвящена моделированию поведения магнитоуправляемых эластомеров (МУЭ) – новых композиционных материалов, получаемых путем наполнения высокоэластичных низкомодульных полимеров ферромагнитными частицами микро/нано размера. Эти материалы принадлежат к новому типу смарт материалов, способных изменять свои свойства под действием внешнего магнитного поля. Проведены серии численных расчетов двухчастичной задачи магнитостатики в нелинейной постановке при различных значениях параметров системы. В связанной двухчастичной задаче было реализовано вращающееся внешнее магнитное поле в приближении квазистатики. Показано существование гистерезиса для зависимости угол поворот поля — межчастичное расстояние. Разработана модель мезоскопического поведения МУЭ, в которой, при учете только магнитных и упругих взаимодействий, возможно описание эффекта магнитоиндуцированной пластичности, возникающей в таких материалах. Для моделирования магнитоуправляеого эластомера на мезоскопическом уровне рассмотрен кубический образец МУЭ, содержащий десятки частиц, зажатый между двумя плоскостями. Найдено давление, создаваемое на поверхности образца в зависимости от приложенного магнитного поля, а также определено влияние сжимающей и растягивающей преднагрузки на это давление. Построена одномерная континуальная модель, описывающая образование структуры в МУЭ, которая влияет на давление, создаваемое образцом. Для учета изменения структуры на макроуровне был введен параметр порядка, который представляет собой долю магнитных частиц, входящих в глобальные кластеры.