Механический гистерезис: Механический гистерезис — это… Что такое Механический гистерезис?

Механический гистерезис — это… Что такое Механический гистерезис?

Механический гистерезис
Mechanical hysteresis — Механический гистерезис.

Энергия, поглощенная в полном цикле нагружения и разгружения в области предела упругости и представленная замкнутым контуром кривых зависимости деформаций от напряжения для процессов нагружения и разгружения. Иногда называется эластичным, но чаще — механическим гистерезисом.

(Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО «Профессионал», НПО «Мир и семья»; Санкт-Петербург, 2003 г.)

.

  • Mechanical hysteresis
  • Mechanical metallurgy

Смотреть что такое «Механический гистерезис» в других словарях:

  • механический гистерезис — Энергия, поглощенная в полном цикле нагружения и разгружения в области предела упругости и представленная замкнутым контуром кривых зависимости деформаций от напряжения для процессов нагружения и разгружения. Иногда называется эластичным, но чаще …   Справочник технического переводчика

  • механический гистерезис тензорезистора — механический гистерезис Различие между значениями выходного сигнала тензорезистора при возрастании и уменьшении деформации. [ГОСТ 20420 75] Тематики датчики и преобразователи физических величин Синонимы механический гистерезис EN mechanical… …   Справочник технического переводчика

  • Гистерезис (механический) — Hysteresis (mechanical) Гистерезис (механический). Явление постоянного поглощения или потери энергии, которое возникает в течение любого цикла нагружения или разгружения, когда материал подвергается воздействию повторяющейся нагрузки. (Источник:… …   Словарь металлургических терминов

  • Mechanical hysteresis — Mechanical hysteresis. См. Механический гистерезис. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал , НПО Мир и семья ; Санкт Петербург, 2003 г.) …   Словарь металлургических терминов

  • Hysteresis (mechanical) — Hysteresis (mechanical). См. Гистерезис (механический). (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал , НПО Мир и семья ; Санкт Петербург, 2003 г.) …   Словарь металлургических терминов

Гистерезис механический — Справочник химика 21


    Площадь, ограниченная петлей гистерезиса, представляет собой разность между работой, затраченной при растяжении образца. Ах и работой, полученной при разгрузке Ла. Определяют коэффициент механических потерь ч по следующей формуле  [c.167]

    Площадь петли гистерезиса — это разность между удельной работой, затраченной при нагружении и полученной при разгрузке образца. Чем больше площадь петли гистерезиса, тем больше потери механической энергии. Эта энергия превращается в тепло и частично может затрачиваться на активацию сопутствующих химических процессов. 

[c.149]

    Кроме обратимых упругих деформаций и необратимых деформаций пластического и вязкого течения, реальные твердые тела характеризуются процессами упругого последействия и гистерезиса ( упругих задержек ), т. е. замедленной упругости. В отличие от идеально упругой деформации, которая развивается и медленно спадает со скоростью распространения звука в данном теле, упругое последействие, или медленная эластичность, представляет собой дополнительную деформацию, медленно развивающуюся после разрушения и также медленно спадающую после разгрузки (рис. 3). Такая деформация обратима механически (по величине) и в этом [c.11]

    Усталостная характеристика износа резин, связанная с потерями на гистерезис, была впервые введена Крагельским [13.5], что особенно важно при трении резин по шероховатым поверхностям. Кроме износа, связанного с механическими свойствами поверхностей полимера и металла, им был рассмотрен износ, приводящий к механохимической деструкции контактирующих поверхностей. 

[c.380]

    ГИСТЕРЕЗИС МЕХАНИЧЕСКИЙ, (в полимерах) — отставание дефор.мации по фазе (т. е. во времени) от напряжения при циклич. деформациях, [c.474]

    Цель работы. Получение зависимости напряжение — деформация для высокоэластичных полимеров в режиме нагрузка — разгрузка (петли гистерезиса), расчет коэффициента механических потерь. [c.166]

    На рис. 9.11 показан ряд последовательных циклов деформации одного и того же образца. Видно, что площадь петли гистерезиса (механические потери) уменьшается от цикла к циклу, в конечном счете достигает предельной величины и далее практически не изменяется. [c.128]

    Выражением релаксационного характера механических свойств полимеров являются гакие широко известные факты как трудность достижения равновесного значения высокоэластической деформации, медленное увеличение деформации при постоянной нагрузке (ползучесть), убывание напряжения со временем в деформированном образце (релаксация напряжения), различие в напряжении при одной и той же величине деформации в случае нагружения и в случае разгружения (механический гистерезис и связанные с ним тепловые потери), отставание при периодическом деформировании деформации от напряжения и, как следствие этого, существование так называемого тангенса угла механических потерь. 

[c.41]


    Гистерезис механический — несовпадение зависимостей напряжение — деформация при неравновесном режиме нагружения и разгружения, имеющее следствием необратимое рассеяние энергии. [c.561]

    РЕЛАКСАЦИЯ механическая в полимерах — изменение напряженного состояния полимера при переходе от неравновесного расположения элементов его структуры (цепных макромолекул, пачек макромолекул, микрокристаллов и т. д.) к равновесному. Р. вызывается механич. воздействиями и, в зависимости от их режима, развивается по тому или иному пути. Простейшие формы Р. в полимерах Р. напряжения — убывание напряжения со временем при поддержании постоянной величины деформации (например, сдвига, одноосного растяжения или сжатия), Р. деформации (ползучесть, упругое последействие) — возрастание деформации при непрерывном и постоянном по (Величине механич. напряжении или убывание ранее развившейся деформации после снятия внешнего напряжения гистерезис механический. Скорость Р., определяемая, в конечном счете, скоростью молекулярных перегруппировок, резко зависит от темп-ры. Мерой скорости Р. является время, в течение к-рого отклонение от равновесия уменьшается в е раз но сравнению с начальным значением. Р. механическая в полимерах — сложный процесс, к-рый условно можно расчленить на ряд простых процессов, вследствие чего приходится иметь дело не с одним временем Р., а с широким набором (спектром) времен. Если известен набор времен Р. напряжения, то при небольших деформациях и напряжениях, в принципе, могут быть рассчитаны как времена Р. деформации, наз. временами запаздывания, так и скорости релаксационных процессов для любых других режимов деформации. 

[c.319]

    Высокие упругие свойства не сильно сшитого каучука в обшем почти не зависят от скорости нагружения. Явления, связанные с рассеянием энергии механической деформации (релаксация напряжений, гистерезис, механические затухания), играют здесь лишь подчиненную [c.578]

    Наконец, можно подумать, что гистерезис механических характеристик легких, заполняемых воздухом, также связан с поверхностными явлениями, поскольку этот эффект слабее проявляется при заполнении легких водным раствором. [c.208]

    В последнее время особое внимание уделяется изучению структурных факторов, влияющих на усталостную прочность, механические потери (гистерезис) и теплообразование полиуретанов [65, 66]. [c.545]

    В действительности замедленное, но непрерывное снижение О наблюдается в течение всего срока службы мембраны, который и определяется именно этим показателем, но не механической прочностью мембраны. Анализ полученных данных [153] показал, что в качестве критерия, характеризующего вязкоэластичные свойства мембраны, а следовательно, и срок ее службы, можно принять площадь петли гистерезиса (рис. 1У-5, а, б), описываемой кривой С = 1(Р) при последовательном увеличении Р от нуля до некоторого значения, а затем изменение давления в обратной последовательности. [c.177]

    Таким образом, теория механического равновесия трехфазного контакта с учетом х получила разнообразное экспериментальное подтверждение в наиболее удобном для экспериментирования случае ньютоновская пленка/объемная жидкость/воздух, когда трехфазный контакт предельно равновесен, т. е. гистерезис отсутствует. [c.267]

    Релаксационные явления имеют место при воздействии на полимер механических и электрических полей, при растворении, набухании и кристаллизации. Особенно большое значение имеют механические релаксационные процессы, в частности ползучесть и упругий гистерезис. 

[c.26]

    Синтетические пены с дешевыми неорганическими пигментами имеют по сравнению с резиновыми пенами на основе только натурального каучука следующие преимущества повышенная стойкость к старению, высокое сопротивление многократному изгибу, незначительная остаточная деформация после сжимающих нагрузок и хорошие эластичность и гистерезис. Хотя их механическая прочность несколько ниже, она все же вполне достаточна для применения, например, в качестве обивки сидения и амортизирующих устройств. По низкотемпературным показателям они также уступают пенам на основе натурального каучука, но все же дают удовлетворительные результаты практически при любых условиях эксплуатации и оказываются значительно лучше, чем эластомерные пены других вырабатываемых в настоящее время типов. Важными преимуществами чисто синтетических пен являются стабильность цен и большее постоянство технологических характеристик. 

[c.213]

    Таким образом, прн растяжении полимера в неравновесных условиях наблюда тся явление механического гистерезиса, проявляющегося в отставании деформации от напряжения. [c.291]

    Раньше считалось, что гистерезис краевого угла вызван только неровностями поверхности или ее химической неоднородностью—наличием участков с разными равновесными краевыми углами. Рассмотрение механической устойчивости переходной зоны показало, что гистерезис возможен и на гладкой однородной поверхности. При этом значения 0д и 0 могут быть также определены на основании изотерм расклинивающего давления П(Л)[55б]. Для изотерм типа 1 на рис. 13.3 значения 0л лежат между 0о и 90°, а значения 0д близки к О, так как краевой угол образуется с метастабильной -пленкой, формирующейся за отступающим мениском. > [c.221]


    Механическая энергия, затраченная на деформацию, частично возвращается при разгрузке образца благодаря обратимости деформации. Потеря возвращенной упругой энергии, по сравнению с затраченной механической, объясняется необратимым рассеянием ее в виде тепловой энергии вследствие процессов внутреннего трения в материале — гистерезисом. При повторных деформациях потери энергии уменьшаются и устанавливаются практически постоянными, поскольку структурные изменения, происходящие в резине при однозначных повторяющихся деформациях, стабилизируются. [c.131]

    Выше уже указывалось, что при рассмотрении упругих характеристик твердого тела предполагается, что напряжение I (т) в момент времени т определяется деформацией ст (т) в тот же момент времени, а следовательно, делается предположение о квазистатическом характере упругого деформирования, т. е. (т) = 00 (т), где Ео — статический модуль упругости (для данного типа деформации) идеально упругого тела. Тем самым считается, что при периодическом деформировании напряжение t находится в одной фазе с деформацией ст. Однако для реальных кристаллов это не так состояние равновесия не успевает установиться, и имеют место диссипативные процессы. В настоящее время для кристаллических материалов известно много механизмов рассеяния энергии, среди которых следует отметить релаксационные потери, связанные с наличием тех или иных структурных дефектов, вязкое затухание, обусловленное наличием вязкости и теплопроводности в анизотропном твердом теле, потери, связанные с необратимыми явлениями (механический гистерезис) и резонансное затухание, которое обязано тому, что реальные тела являются колебательными системами с большим числом степеней свободы. [c.139]

    Деформация конденсированных полимерных систем, находящихся в вязкотекучем состоянии, может сопровождаться изменением состояния их надмолекулярных структур. Это явление наблюдается при переходе через предел сдвиговой прочности. Ему должна сопутствовать тиксотропия свойств вещества. Однако для конденсированных полимерных систем неизвестно, в каких масгптабах времени могут фиксироваться протекающие в них тиксо-тропные изменения. Переход через предел сдвиговой прочности, сопровождаемый разрушением структуры вещества, ранее был наиболее широко изучен на примере двухфазных конденсированных систем [1, 2]. Однако по отношению к конденсированным полимерным системам в вязкотекучем состоянии явление тиксотропии и гистерезис механических свойств не наблюдали даже в тех случаях, когда замечались интенсивные необратимые изменения [3]. Лишь Кепе [4] указывал на возможность существования у полимеров тиксотропии. [c.323]

    Рассуждения о постепенном уменьшении во времени гистерезиса температур застудневания и плавления студней и гистерезиса механических свойств (в частно-си, модуля упругости) справедливы при условии, что застудневание ие сопровождается какими-либо другими процессами, например фазовыми превращениями полимера (кристаллизацией) или изменением его химического состава. Если для ацетата целлюлозы в бензиловом спирте эти вторичные процессы вряд ли протекают в существенной степени, то для других полимеров они могут исказить картину и вызвать действительный гистерезис. Так обстоит дело, например, с некоторыми белками и углеводами, а также с отдельными синтетическими полимерами. Что касается химических изменений, то они происходят, например, в растворах ксантогената целлюлозы. Эти вопросы следует рассмотреть отдельно в соответствующих главах книги. [c.118]

    Термины гиксостабильность, тиксотропия, тиксолабильность и реопексия заимствованы из коллоидной химии. Все эти свойства впервые наблюдались у коллоидных растворов и суспензий. Аналогичные явления имеют место в металлах и других технических твердых телах. Например, существует много общего между упрочнением металлов при деформации и реопексией или между так называемым гистерезисом механических свойств и тиксо-тропией. Однако представляется более правильным в области реологии нефтепродуктов сохранить коллоидно-химическую терминологию. По своим механическим свойствам нефтепродукты значительно ближе к гелям, золям и суспензиям, чем к твердым телам, а некоторые из них являются типичными дисперсными системами. [c.48]

    В качестве электрофизических параметров в математических моделях обычно выступают коэрцитивная сила Яс, удельное электрическое сопротивление р, относительная магнитная проницаемость остаточная индукция Вт, намагниченность насьшхения Мз и другие параметры. Но для измерения совокупности этих параметров необходимо применение разнообразных приборов, установок и датчиков, что делает практически невозможным использование многопараметровой модели для экспресс-оценки технического состояния оборудования в производственных условиях. По-пьпка контроля механических напряжений по одному электрофизическому параметру, а также наличие магнитомеханического гистерезиса и специфического напряженного состоягшя верхнего тонкого слоя металла приводят к высоким значениям погрешностей. Поэтому важной задачей элек- [c.210]

    Существует целый ряд теорий, преследующих цель объяснить вышеуказанное явление. Но авторы настоящего труда считают излишним рассматривать их в этом месте. Общее мнение сводится, очевидно, к тому, что в действительности гистерезис представляет собой явление механического свойства. Наблюдаемое при адсорбции разбухание не связано целиком с десорбцией, вследствие чего водяному пару открыт доступ к более значительной площади поверхности. Баркас (см. ссылку 186) объясняет это обстоятельство с точки зрения термодинамики. В своих рассуждениях он прибегает к обосноваийям, на которых построены известный цикл Карно и другие циклические процессы. [c.216]

    Результаты исследований показывают, что при пластовой температуре структурно-механические свойства девонской нефтн проявляются слабо. Они усиливаются с понижением температуры нефти. Это является причиной интенсивного роста вязкости и снижения подвижности нефти. При температуре 25° С подвижность нефти оказывается особенно низкой. Здесь также отмечается гистерезис подвижности даже при градиентах давления выше 0,1 кгс/см 2, м. Это обусловлено влиянием парафинов на фильтрацию нефти. [c.10]

    В случае гладкой поверхности появление волн отделения приводит к износу полимера посредством скатывания его поверхностного слоя, тогда как в случае шероховатой поверхности имеет место преимущественно абразивный износ [13.5]. В случае гистере-зисного механизма внешнего трения (т. е. при наличии механических потерь) при деформации шероховатостей наблюдается усталостный износ полимеров. Следует отметить, что последний вид износа не является интенсивным как абразивный и изделие из полимера сохраняет работоспособность в течение длительного времени. Абразивный износ является весьма интенсивным, и полимер быстро теряет свою работоспособность. Когда полимер перемещается по грубой шероховатой поверхности, то адгезия и гистерезис приводят соответственно к абразивному и усталостному износу. Для эластомеров с повышенными твердостью и сопротивлением раздиру волны отделения и износ посредством скатывания не имеют места. На температурных и временных зависимостях максимумы силы трения соответствуют минимумам износа (или истирания) полимеров. [c.362]

    Работа сокращения графически может быть выражена площадьк> под кривой 3. Как видно, при растяжении затрачиваетсй большая работа, чем ее получают при сокращении. Это значит, что в цикле растяжение — сокращение мы теряем работу, измеряемую площадью петли, образованной кривыми растяжения и сокращения. Петля эта называется петлей гистерезиса, а само явление несовпадения кривых растяжений и сокращения называется гистерезисом или точнее механическим гистерезисом. [c.127]

    Если на полимер действует переменное напряжение, т. е. сначала оно возрастает, а затем падает, то изменения деформации будут отставать от изменения напряжения как при его возрастании, так и ири уменьшении. Это приводит к хорошо известному явлению механического гистерезиса в полимерах, гра- фически изображенному на рис. 83. Чем больше разница в скоростях релаксационных процессов при возрастании и уменьшении напряжения, тем больше площадь петли гистерезиса. Площадь петли характеризует энергию, рассеиваемую в полимере при циклическом нагружеиш и приводящую к его нагреву. [c.251]

    В металлических электроосажденных слоях а влияют как на механические (твердость НУ), так и на магнитные свойства, например на коэрцитивную силу (рис. 34). В интервале концентраций N1 (ЫН280з)2-4На0 100—800 г/л максимальная магнитная индукция 5т — несколько уменьшается, а прямоугольность петли гистерезиса 8 1(8 — Н) увеличивается большие значения этих параметров получены при 4 = 60° С. На кривых Не — (с) выявлен максимум независимо от температуры электролита при концентрации основного компонента 350—650 г/л. Подобные зависимости получены для никелевых покрытий, осажденных при плотности тока 10 А/дм . [c.81]

    Зачастую при рассмотрении таких переходов линия равновесия формально рассматривается как линия равенств химических потенциалов ([х(р, Т)) обеих фаз. При этом чаще всего игнорируются условия механического равновесия фазовой границы и то, что функция р, (р, Т) в области метастабильности (а эта область обязана существовать, поскольку фазовые переходы I рода могут реализовываться только через процесс образования зародыша новой фазы) не определена и ее нельзя рассматривать как аналитическое продолжение функции из области стабильности, отвечающей полностью равновесному состоянию вещества [13]. В данном случае образование зародыша конечных размеров, а следовательно, необходимость учета межфазной энергии и возникающих упругих полей в системе существенно меняют условия равновесия в системе, так что каждому метастабильному состоянию отвечает равновесие с зародышем новой фазы определенных размеров. При этом упругое поле, возникающее из-за контакта фаз с различными деформациями и мольными объемами, при определенных условиях оказывается пропорциональной не площади поверхности контакта, а объему фаз [25]. С учетом возникающей из-за гистерезиса необратимости процессов (понятие линии равновесия в известной мере теряет смысл) и невозможности трактовки термодинамического описания как предельного случая кинетического подхода при бесконечно малом отклонении системы от равновесия, становится понятна ограниченность расчетов по термодинамическим функциям без учета деформации и зародышеобразования. Эти трудности будут подробнее обсуждены в рамках развитого в работах А. Л. Ройтбурда, Б. Я- Любова и др. [27] представления о фазовом переходе как стохастическом процессе (характеризуемом параметром перехода ф), в ходе которого система эволюционирует через цепь метастабильных состояний. Для этого рассмотрим переход графит—алмаз с учетом упругих полей деформаций без конкретизации механизма такого превращения, поскольку имеющихся в настоящее время экспериментальных данных для этого недостаточно. [c.304]


Гистерезис механический — Энциклопедия по машиностроению XXL

ГИСТЕРЕЗИС механический — ДЕТАЛИ  [c.541]

Гистерезис механический 350 ГОСТ 380-50 429 ГОСТ 1050-52 429 ГОСТ 2856-45 431 Градиент напряжения 403 Гранит — Модуль продольный упругости 22  [c.541]

ГИСТЕРЕЗИС МЕХАНИЧЕСКИЙ — ДЕТАЛИ  [c.541]

Кривые разгрузки и повторной нагрузки образуют замкнутую кривую, называемую петлей гистерезиса. Площадь внутри петли пропорциональна той части механической энергии, которая рассеивается в виде теплоты в течение замкнутого цикла разгрузка— повторная нагрузка (см. рис. 1.9). Наличие указанного рассеивания энергии является одной из причин затухания свободных упругопластических колебаний тел.  [c.40]


Основной особенностью ЭМУ по отношению к объектам машиностроения является большой объем задач анализа совместно протекающих и взаимно обусловленных внутренних физических процессов их работы. При этом основное электромеханическое преобразование энергии сопровождается рядом сопутствующих преобразований — электромагнитным, тепловым, механическим, вибрационным. Решение задач анализа с достаточной для практических целей точностью требует учета реально существующих взаимных связей между названными процессами. Эта особенность является чрезвычайно важной с позиций автоматизации проектирования. Вопросы анализа физических процессов занимают центральное место в принятии проектных решений практически на всех этапах проектирования ЭМУ, что обусловливает внимание к этим проблемам и необходимость их решения. Так, работы по уточнению математических моделей ЭМУ и учету с их помощью все новых эффектов (детальное распределение магнитного поля в воздушном зазоре и магнитопроводе, переходные электромагнитные и другие процессы, явления гистерезиса, вытеснения токов и и Т.Д.), проводимые в течение многих десятилетий, не только не теряют своей актуальности, но и получили новый импульс благодаря 16  [c.16]

Изложенный Б предыдущем параграфе метод поэтапного рассмотрения, как указывалось, не накладывает никаких ограничений на нелинейность исследуемой колебательной системы и пригоден для любых законов затухания. Однако этот метод обычно приводит к громоздким вычислениям или сложным графическим построениям, причем полученные результаты относятся только к одному виду движения при заданных начальных условиях и не позволяют наглядно представлять общие особенности движений системы при различных условиях и разных значениях ее параметров. Поэтому весьма важно рассмотреть те приближенные методы, которые хотя бы для ограниченного класса колебательных систем могли бы дать единое решение для любого момента колебательного процесса при произвольных начальных условиях. Такого рода приближенный метод был в свое время предложен Ван дер Полем и получил в дальнейшем название метода медленно меняющихся амплитуд. Он позволяет весьма успешно исследовать класс колебательных систем с малой нелинейностью и малым затуханием. Электрические контуры с ферромагнитным сердечником при малых потерях на гистерезис в области значений амплитуд магнитного поля, далеких от насыщения, контуры с нелинейными емкостями при аналогичных ограничениях, линейные контуры с постоянными Ь и С при малых затуханиях (независимо от их линейности или нелинейности), многочисленные механические аналоги указанных выше высокодобротных линейных и нелинейных систем составляют тот класс систем, в которых движения можно приближенно рассчитывать методом медленно меняющихся амплитуд. Условия малой нелинейности подобных систем  [c.70]


Первые опыты по параметрическому резонансу производились в 30-е годы путем механического перемещения ферромагнитного сердечника внутрь катушки индуктивности колебательного контура. Используя нелинейную зависимость намагничивания сердечника от проходящего по вспомогательной обмотке тока, можно было и электрическим путем менять реактивный параметр контура. На этих принципах были построены тогде первые в мире параметрические машины (генераторы) Мандельштама и Папалекси. Однако из-за неизбежных больших потерь за счет петли гистерезиса и низких механических частот перемещения сердечника реализовать в те годы параметрическую регенерацию в диапазоне радиочастот для практических целей оказалось невозможным.  [c.151]

Хорошая текстура повышает магнитную проницаемость, снижает потери в направлении ориентации кристаллических осей. Наиболее вредной примесью является углерод, резко увеличивающий коэрцитивную силу и потери на гистерезис. Кремний оказывает вредное влияние только на очень чистое железо при наличии в железе кислорода примесь кремния полезна, так как кремний, действуя как раскислитель, способствует росту зерен. С увеличением размеров зерен улучшаются магнитомягкие свойства железа. Искажение- кристаллической решетки за счет пластической деформации, вызванной механическими — воздействиями, — наклеп ухудшает магнитомягкие свойства. Снятие наклепа (восстановление исходных свойств) осуществляется при отжиге.  [c.302]

Приборы контроля механических свойств по остаточной индукции и магнитной проницаемости. Короткие детали с большим коэффициентом размагничивания имеют петлю гистерезиса (в координатах индукция — напряженность внешнего магнитного поля), сильно наклоненную к оси напряженности поля. При этом участок петли во втором квадранте плоскости (—Н, -]-В) становится прямолинейным (рис. 38).  [c.74]

Условие A0t 2o-o,2 в большинстве практических ситуаций не выполняется, поскольку пластическая деформация в цикле охлаждение— нагрев существенно зависит от механических свойств металла, характеристик его упрочнения при циклическом деформировании, часто охлаждения — нагрева и других параметров, которые могут существенно влиять на форму петли упруго-пластического гистерезиса. Также необходимо учитывать то, что при термической усталости материала циклическое деформирование происходит в определенном интервале температур и полуциклы нагрева и охлаждения могут оказывать различное влияние на металл.  [c.237]

Предложен [63] метод определения количества повреждающей энергии Ei в процессе циклического нагружения вращающегося образца. Величину всей подведенной энергии определяют из диаграммы изменения мощности электродвигателя или по динамической петле механического гистерезиса.  [c.42]

Заметим, что уровень усадочных напряжений для обеих рассмотренных схем армирования (рис. 7.5) более чем достаточен для того, чтобы вызвать в большом объеме матрицы пластические деформации. На рис. 7.16 для схем армирования композита [0°] и [0°/90°] показаны границы между областью упругих свойств матрицы и областью, где еще до воздействия на материал механической нагрузки превышен предел текучести. Как и для композитов с металлической матрицей, эти усадочные напряжения могут вызвать различия между начальными модулями упругости композита при растяжении и сжатии. Однако поскольку было сделано предположение, что в матрице не наблюдается гистерезиса, такие различия в начальных модулях материала на рис. 7.13, 7.И не обнаружены.  [c.282]

Экспериментальное значение ширины петли пластического гистерезиса больше расчетного примерно на 25%. Расхождения подобного рода могут быть объяснены естественным разбросом механических свойств отдельных образцов. Переход к координатам 5 — е, начиная с двадцать первого цикла, позволяет выделить главное в характере зависимости напряжения от деформации при изменении уровня максимальных напряжений, оставляя в стороне вопрос о расположении кривых в координатах т — у.  [c.134]


Сравнение с температурным методом. Как известно, температура разогрева образца в результате механического гистерезиса при циклическом деформировании характеризует собой интенсивность протекания процесса усталостного разрушения в материале, при появлении усталостной трещины наблюдается ее резкое повышение [3].  [c.139]

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ГИСТЕРЕЗИСА ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ Г. Ц. К. МЕТАЛЛОВ  [c.159]

Определение зависимости между напряжением и деформацией в пластической области имеет большое теоретическое и практическое значение при проектировании конструкций, работаюш,их при знакопеременном нагружении. К настоящему времени в литературе известны в основном два подхода к решению этой задачи. Один из них базируется на феноменологических представлениях с использованием классической теории упругости и пластичности, например [1—4], другой — на статистической теории дислокаций [5, 6]. На основании статистической теории дислокаций были получены зависимости между деформацией и напряжением начальной кривой деформации, нисходящей и восходящей ветвей симметричной петли механического гистерезиса. Эти зависимости представлены в виде бесконечных степенных рядов по величине приложенного напряжения, для которого можно считать плотность дислокаций постоянной. При достаточно больших напряжениях (деформациях) экспериментальные данные показывают, что плотность дислокаций изменяется, петли механического гистерезиса несимметричны и разомкнуты.  [c.159]

Поэтому в данной работе сделана попытка дать аналитические зависимости связи между напряжением и деформацией кривой упрочнения и ветвей механического гистерезиса для достаточно большого интервала пластической деформации при знакопеременном нагружении.  [c.159]

Если теперь снова увеличивать положительное напряжение от О до or, то получим восходящую ветвь (рис. 2, кривая ГД) петли механического гистерезиса. Область интегрирования в плоскости 0 0i определяется по диаграмме рис. 1, е. Уравнение восходящей ветви петли механического гистерезиса получим в виде  [c.164]

Формулы (3) — (10) дают возможность описывать кривую упрочнения, ветви петли механического гистерезиса, определять остаточную деформацию и рассчитывать потери на механический гистерезис. Аналогичными рассуждениями можно получить уравнения ветвей петель механического гистерезиса последующих циклов нагружения.  [c.164]

На рис. 4 приведены кривые петель механического гистерезиса в условных единицах для деформации и напряжения, полученные по формулам (11) — (17) при следующих значениях постоянных для данного масштаба Л = 0,0075 Л = = 0,0042 а = 0,13 н М = 4,34. Точками показаны эксперимен-  [c.166]

Рис. 4. Петли механического гистерезиса при знакопеременном кручении / — расчетные кривые 2—экспериментальные значения 3 — расчетная
Для ферромагнитных материалов эта задача значительно облегчается путем использования так называемого магнитоупругого эффекта, т. е. того обстоятельства, что механические напряжения, приложенные к контролируемому изделию, резко изменяют его магнитные характеристики [1, 2]. Датчики, работающие по этому принципу, обладают достаточно высокой чувствительностью, большой выходной мощностью, малой базой измерения, допускают возможность бесконтактного измерения. Однако им присущи и некоторые недостатки нелинейность нагрузочной характеристики и магнитоупругий гистерезис, под которым понимается неполное совпадение кривых величина выходного сигнала — величина приложенных напряжений при нагрузке и разгрузке контролируемого изделия. Для снижения влияния этих факторов необходимо правильно выбрать рабочий режим датчика, что в свою очередь требует знания особенностей проявления магнитоупругого эффекта в каждом отдельном случае.  [c.203]

При т Тп.т (рис- 1, кривая 2) наблюдается заметное понижение амплитуды напряжений, продолжающееся в течение всего времени циклического деформирования. При выходе на кривую упрочнения также наблюдается зуб и площадка текучести, причем величина зуба меньше, чем в первом случае. Длина площадки заметно не изменилась. И наконец, при >т а>Тп. (рис. 1, кривая 3) уже после нескольких циклов деформирования наблюдается значительное изменение амплитуды напряжений, сопровождающееся расширением петли механического гистерезиса и увеличением доли пластической деформации На кривой упрочнения после циклического деформирования появляются зуб и площадка текучести, величина которых значительно меньше, чем в первых двух случаях. Величина зуба текучести и длина площадки текучести для различных первоначальных амплитуд Та приведены ниже  [c.215]

Исследование механического гистерезиса поликристаллических г.ц.к. металлов. Акулов Н. С., Морозов И. М. Физические методы и средства неразрушающего контроля . Мн., Наука и техника ,  [c.260]

Предложена дислокационная статистическая модель н получены аналитические выражения кривой упрочнения и ветвей петли механического гистерезиса поликристаллических г.ц.к. металлов.  [c.260]

Hysteresis (me hani al) — Гистерезис (механический). Явление постоянного поглощения или потери энергии, которое возникает в течение любого цикла нагружения или разгружения, когда материал подвергается воздействию повторяющейся нагрузки.  [c.981]

Во-первых, магнитные свойства постепенно падают по мере приближения к точке превращения, и эта точка не отвечает скачкообразному изменению свойств. Во-вторых, магнитное превращение не имеет температурного гистерезиса. Увеличение скорости охлалфизические свойства при превращении не изменяются (изменяются многие электрические магнитные и тепловые свойства). Наконец, в-четвертых, самое важное магнитное превращение не сопровождается перекристаллизацией— образованием новых зерен, и изменением решетки.  [c.59]


Стандартизация упругих элементов (пружин, мембран и др.) предусматривает обеспечение взаимозаменяемости как по присоединительным размерам, так и по характеристике, выражаюш,ей зависимость перемещения (деформации) торца пружины или рабочего центра другого элемента от приложенной силы. Оптимальное значение параметров и стабильность характеристики упругих элементов определяются точностью их размеров и формы, механическими свойствами материалов, а также конструктивными и технологическими факторами. Упругие элементы должны иметь мппимальное упругое последействие (т. е. минимальную остаточную обратимую деформацшо, исчезающую в течение некоторого времени после снятия нагрузки) и наименьшую петлю гистерезиса (несовпадение характеристик при нагружении и разгружении, определяемое максимальной разностью между деформациями при нагружении и разгружении упругого элемента). Для определения влияния геометрических, механических и других параметров на работу упругих 76  [c.76]

Долговечность в обласчи малоцикловой усталости при нагружении с постоянной общей амплитудой деформации за цикл зависит от упругой и пластической составляющих, которые определяются из параметров петли механического гистерезиса (рис. 5)  [c.11]

На этой стадии (горизонтальные участки кривых на рис. 9) не наблюдается раскрытия петли механического гистерезиса (точность замера деформации 0,001 %) и циклическое напряжение с ростом числа циклов остается постоянным. На зеркально полированной поверхности образцов визуально не наблюдается следов макроскопической деформации. Электронномикроскопи-  [c.22]

Магнитострнкционные материалы. Основными характеристиками магнитострикционных материалов (см. табл. 27.32), применяющихся для изготовления магнитострикционных преобразователен, являются коэффициент магнитомеханической связи К, квадрат которого равен отношению преобразованной энергии (механической или магнитной) к подводимой (соответственно магнитной или механической), динамическая маг-гщтострикционная постоянная a=(da/dS)s и маг-ьитострикционная постоянная чувствительности Л= ((ЗВ/а)где а — механическое напряжение, Я/м , В — магнитная индукция, Тл, а индексы и Я означают неизменность деформации и магнитного поля. Величина а существенна для работы излучателей, а Л — для работы приемников. Плотность р и модуль Юнга Е определяют резонансную частоту преобразователей от механической прочности, магнитострикции насыщения X и индукции насыщения Вь зависит предельная интенсивность магнитострикционных излучателей механическая добротность Q, удельное электрическое сопротивление р.-,л и коэрцитивная сила Не определяют потери энергии на вихревые токи и гистерезис при работе преобразователя. Значения К, а, Л существенно зависят от напряженности подмагничивающего поля, значение которого Яопт, отвечающее максимуму К, обычно называют оптимальным.  [c.615]

В области, в которой усталость описывается упругими макродеформациями йае, проявляются отклонения от абсолютной упругости и наблюдается гистерезис, порождаемый микропластическими деформациями. Эти деформации связаны с неоднородностью строения поли-кристаллического конгломерата и упрочнением, возникающим в пластически деформированных элементах структуры. Роль структурной неоднородности для процесса усталостного разрушения была охарактеризована еще В. Л. Кнрпичевым. Пластически деформируемые элементы занимают лишь незначительную часть упруго деформируемого объема (матрицы). Это позволяет описать процесс деформирования структурно-неоднородной среды простой механической моделью, предложенной Е. Орованом и представленной на рис. 6.2. За-  [c.105]

Часть энергии, затрачиваеимой при циклическом налружении, расходуется на необратимые процессы. Это явление называется не-улругостью, циклической вязкостью, рассеянием энергии, внутренним трением, демпфированием, механическим гистерезисом и др.  [c.142]

Измерения плотностей дислокаций в металлической матрице методами трансмиссионной электронной микроскопии [24] и изучения ямок травления [12], а также измерения in situ напряжений рентгеновскими методами [13, 14] показывают, что матрица композита в состоянии поставки является деформационно упрочненной (как механически, так и термически) и что дополнительное деформирование вызывает незначительное или не вызывает никакого дополнительного деформационного упрочнения матрицы [7, 24, 36, 56, 21, 22]. Стабильные петли гистерезиса на диаграмме напряжение — деформация в композитах алюминий — кварц [7], алюминий — бериллий [21] и алюминий — бор [22, 55], как правило, наблюдались после 3—20 циклов.  [c.404]

При последующем нагреве образец сначала разгружается, а затем вновь нагружается сжимающей нагрузкой (рис. 9,6, точка 5), ко. с меньшей упругопластической деформацией, чем деформация сжатия первого цикла. Таким образом, устанавливается режим циклического упругопластичеокого деформирования объема материала по петле гистерезиса 1—2—3—4—5) с размахом деформаций Де, шириной петли гр, размахом напряжений Дет. При известных жесткостях деформируемого тела i (зависит от температуры) и упругого элемента Сг, а также при наличии температурных зависимостей физико-механических свойств материала представляется возможным охарактеризовать основные параметры процесса циклического деформирования  [c.19]

Непостоянство температуры в цикле проявляется при это.м не только в изменении вида петли гистерезиса (рис. 80), но и в положении ее относительно осей координат. При неизотермическом нагружении петля а—е смещена так, что энергия деформирования в полуциклах растяжения и сжатия различна, и это определяется не только эффектом Баушингера (как это имеет место при изотермическом нагружении), но и разными механическими свойствами материала при различных значениях температуры. Следствием этого является различие в величинах повреждаемости, накапливаемой в четных и нечетных полуциклах. Обычно при жестком нагружении термическими напряжениями основная доля повреждаемости накапливается при t=iш sL, т. е. в нечетных полуциклах (при действии сжимающих напряжений). Создается асимметрия цикла по товреждаемости это приводит к наличию максимума по оси N для зависимости а —N  [c.140]

Для проверки пригодности предложенной статистической модели описания механического гистерезиса был выполнен расчет в предположении, что функция f(o , а,) =fo= onst. При этом учитывалось, что плотность дислокаций изменяется по закону [8] i7=.i/oexpa0 ( — постоянный коэффициент), а О 0с сг, Легко показать, что аналогичную зависимость между плотностью дислокаций и напряжением можно также получить из системы уравнений статистической теории дислокаций [6]. Исходя из этого, получены следующие уравнения  [c.164]


Механический гистерезис — Мегаобучалка

Неоднозначность деформации при одной и той же величине напряжения при нагружение и разгрузке. Не совпадающие линии нагружения и разгрузки на диаграмме «напряжение – деформация» образуют петлю гистерезиса.

Гистерезисназывают упругим, если площадь петли гистерезиса изменяются приблизительно пропорционально напряжению, и пластическим, если сравнительно малое изменение этого напряжения вызывает значительное изменение площади петли. Последняя зависит от типа напряженного состояния: при кручении и изгибе она больше, чем при растяжении и сжатии.

 

С повышением температуры металлов увеличивается площадь петли. Исключение составляет зона хладноломкости( переход металла из всякого в хрупкое состояние ), при которой обнаруживаются более узкие петли гистерезиса. Наклеп увеличивает площадь петли, скорость деформации уменьшает. Петля гистерезиса характеризует способность материала поглощать энергию при колебании конструкций. Чем больше площадь петли, тем больше энергия, рассеянная в материале, и тем быстрее затухают колебания. Рассеянную энергию деформации, эквивалентную площадь петли, учитывают при расчете затухающих колебаний.

 

Диаграмма растяжения.

 

11. Сила трения.

Сила трения.

Силы трениявозникают (проявляются) при перемещении соприкасающихся тел или их частей друг относительно друга.

Трение –взаимодействие между соприкасающимися телами, препятствующее их относительному движению.

Сила трения относится к электромагнитному виду взаимодействия.

Трение возникающее при относительном перемещении двух соприкасающихся тел, называют внешним трением, а трение между частями одного и того же сплошного тела (например жидкости или газа) называют внутренним трением.

Внешнее (сухое) трение –трение между поверхностями твердых тел.

Внутренне (вязкое) трение – трение между движущимися слоями жидкости или газа.

Внешнее трение:

1) трение покоя;

2) трение скольжения;

3) трение качения.

 

— сила трения покоя.

[ mп] = 1

Fтр.п.max = mпN –закон Амонтона-Кулона

mп— коэффициент трения покоя, [m] = 1

 

— сила трения качания.

mккоэффициент трения качения,[mк] = 1 м

Коэффициент трения зависит от материала соприкасающихся поверхностей, качества их обработки и физического состояния, но не зависит от их площади.

Если соприкасающиеся тела в различных случаях изготовлены из одних и тех же материалов, то выполняется следующее соотношение между модулями сил трения:

Fтр.к < Fтр < Fтр.п.max

12.Момент импульса тела. Момент силы. Закон сохранения момента импульса тела.

Момент импульса тела.

Моментом импульса м.т. А относительно неподвижной точки Оназывается векторная физическая величина, определяемая векторным произведением радиуса-вектора м.т., проведенного из точки О, на импульс этой материальной точки :

 

— радиус-вектор, пройденный из точки О в точку А;

импульс материальной точки.

Момент импульса является псевдовектором, его направление совпадает с направлением правого винта при его вращении от к .

Модуль вектора момента импульса:

α –угол между векторами и.

 

При вращении абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси момент импульса отдельной м.т. равен:

Механический гистерезис — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Механический гистерезис

Cтраница 4

Поэтому в данной работе сделана попытка дать аналитические зависимости связи между напряжением и деформацией кривой упрочнения и ветвей механического гистерезиса для достаточно большого интервала пластической деформации при знакопеременном нагружении.  [46]

Когда пластмассовые детали подвергаются колебательной нагрузке, то решающей для их деформационного поведения является величина внутреннего рассеяния энергии ( механический гистерезис), вызываемого внутренним трением в материале.  [47]

Следовательно, зависимости деформации от напряжения при возрастании и уменьшении напряжения не совпадают, что и приводит к возникновению петли механического гистерезиса.  [48]

При последовательном измерении напряжений при течении тиксотропных жидкостей сначала для возрастающих, а затем для убывающих скоростей сдвига наблюдается так называемый механический гистерезис в виде петли на кривой течения.  [49]

Кроме кривых усталости и кривых ограниченной долговечности при малоцикловой усталости по результатам усталостных испытаний, используя данные по изменению параметров петли механического гистерезиса, строят кривые циклического упрочнения ( разупрочнения) ( рис. 1.23), Оценка результатов испытаний с контролируемым напряжением дает соответствующую каждому циклу нагружения амплитуду пластической деформации & pia как половину ширины петли гистерезиса при напряжении цикла аа. Аналогично поступают при испытании с контролируемой амплитудой суммарной или пластической деформации.  [50]

Рассмотрим в качестве примера еще одну характеристику механического поведения полимерных веществ, целиком определяемую протеканием релаксационных процессов и представляющую собой явление механического гистерезиса в полимерах.  [51]

Если теперь снова увеличивать положительное напряжение от 0 до а, то получим восходящую ветвь ( рис. 2, кривая ГД) петли механического гистерезиса.  [52]

Вариация или различие показаний при измерении одной и той же величины при неизмененных внешних условиях может возникать в результате трения в опорах, механического гистерезиса пружинок, магнитного гистерезиса деталей измерительного механизма, наличия люфта кернов в подпятниках. Вариация показаний влияет на величину погрешности измерительного прибора.  [53]

Погрешности от трения в опорах подвижной части являются основной, но не единственной причиной вариаций показаний приборов, вариации могут быть также следствием механического гистерезиса пружинок, подвесов и подводок. В приборах электромагнитной системы весьма значительные вариации могут иметь место из-за магнитного гистерезиса железных пластин.  [55]

Для того чтобы биметаллический элемент срабатывал точно и его свойства не изменялись со временем, его материал в диапазоне рабочих температур не должен иметь механического гистерезиса ли работать за пределами упругих деформаций. Хотя эти условия значительно облегчают расчет, так как согласно закону Гука величина агрева, напряжение и деформация связаны линейной зависимостью, в то же время они предъявляют строгие требования К производству биметаллических материалов.  [57]

Вариация, или различие показаний, при измерении одной и той же величины при неизменных внешних условиях может возникать в результате трения в опорах, механического гистерезиса пружинок, магнитного гистерезиса деталей измерительного механизма, наличия люфта кернов в подпятниках. Вариация показаний влияет на погрешность измерительного прибора.  [59]

Формулы ( 3) — ( 10) дают возможность описывать кривую упрочнения, ветви петли механического гистерезиса, определять остаточную деформацию и рассчитывать потери на механический гистерезис.  [60]

Страницы:      1    2    3    4    5

Ориентационная зависимость механического гистерезиса в монокристаллах NiFeGa при деформации сжатием Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 539.23: 669.2.017:620.18:621.789 DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-3-1346-1349

ОРИЕНТАЦИОННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОГО ГИСТЕРЕЗИСА В МОНОКРИСТАЛЛАХ №РеОа ПРИ ДЕФОРМАЦИИ СЖАТИЕМ

© Е.Е. Тимофеева, Е.Ю. Панченко, Ю.И. Чумляков, А.И. Тагильцев

Томский государственный университет, г. Томск, Российская Федерация, e-mail: [email protected]

Исследована зависимость величины механического гистерезиса от ориентации и температуры испытания в монокристаллах сплава Ni54Fe19Ga27 (ат.%) при деформации сжатием. Слабое изменение гистерезиса с ростом температуры характерно для мартенситного превращения под нагрузкой, не сопровождающегося раздвойнико-ванием, и наблюдается при образовании 14М-мартенсита независимо от ориентации и при образовании L10 -мартенсита в [001]-монокристаллах. В ориентациях, в которых процесс развития мартенситного превращения под нагрузкой сопровождается раздвойникованием L10-мартенсита, величина механического гистерезиса определяется температурой испытания и ориентацией кристалла.

Ключевые слова: термоупругие мартенситные превращения; сверхэластичность; механический гистерезис.

Монокристаллы сплавов Гейслера NiFeGa привлекают особый интерес исследователей в связи с возможностью их последующего широкого применения, например, в качестве высокотемпературных актюато-ров. Показано [1-2], что монокристаллы NiFeGa, ориентированные вдоль [001]-направления, испытывают большие обратимые деформации (до 6 % при сжатии и 12 % при растяжении) и проявляют сверхэластичность (СЭ) в широком интервале температур (180 К при сжатии и ~400 К при растяжении) [1-2]. Особенностью сплавов NiFeGa является каскад мартенситных превращений (МП) под нагрузкой — L2r10M/14M-L10 [1]. Последовательность МП зависит от ориентации и температуры испытания и определяет функциональные свойства материала.

При исследовании L21-14M-L10 МП под нагрузкой обнаружено [1-4], что раздвойникование 14М-мартенсита вносит незначительный вклад в деформа-

14ы 14M

цию превращения и Есур и £cvp+detw, в отличие от L10-мартенсита. Можно выделить 2 класса кристаллографических ориентаций в монокристаллах NiFeGa [4]. Если L10-мартенсит не раздвойниковывается в процессе МП под нагрузкой, то величина деформации превращения при образовании 14М- и L10-структур близка

Lin 14Af ~ ~

» £cvp+detw, и это — первый класс ориентаций.

UCVP

Ко второму классу относятся ориентации, в которых раздвойникование Ь10-мартенсита вносит вклад в деформацию превращения и £сур+аеш > £сур = = ¿СУР+Леш- Взаимосвязь процессов раздвойнико-вания Ь10-мартенсита и ориентации с величиной механического гистерезиса в монокристаллах №ЕеОа к настоящему времени не установлена. Величина гистерезиса, характеризующая рассеяние энергии, является одним из критических параметров, определяющих практическое применение материала. В данной работе представлено исследование закономерностей изменения величины гистерезиса Да при вариации температу-

ры и ориентации в монокристаллах ферромагнитного сплава Ni54Fe19Ga27 (ат.%) при деформации сжатием.

На рис. 1 представлены зависимости механического гистерезиса от температуры Да(Т) для ориентаций первого ([001]) и второго ([011] и [012]) классов в интервале развития сверхэластичности (СЭ).

Температурный интервал развития СЭ ДТСЭ = = ТСЭ2-ТСЭ1 сильно зависит от ориентации и определяется прочностными свойствами мартенсита [4]: максимальный интервал ДТСЭ = 180 К наблюдается в высокопрочной [001]-ориентации, минимальный интервал 80 К — в низкопрочной [012]-ориентации.

40

2 3S

s эо

5 2S 20 15

120 а |80

¿40

И. I

ДТга • ■ !

14М у*

[0011

280 Э00

14М

320 лТ

340 360 380 400 420

И,

440 Т . К б

40

>—(011)

280 300 320 340 360 380 400 420 440 Т. К

в

S 30

$ 20 10

лТ

»LI.

у » ** 14М

1012]

280 300 320 340 360 380 400 420 440 Т. К

Рис. 1. Зависимости механического гистерезиса от температуры Да(Т в монокристаллах NiFeGa: [001]-ориентация (а), [011] (б) и [012] (в)

0 1 2 3 4 5 с.% 0 1 2 3 4 5 i,%

Рис.360 К в [001]-кристаллах при сжатии. Это подтверждается электронно-микроскопическими исследованиями остаточного 14М-мартенсита при Ms = 274 К и Ь10-мартенсита — при высокой температуре Т ~ ТСЭ2 [4]. Отсутствие изменения гистерезиса с ростом температуры при образовании только 14М или только Ы0-мартенсита можно объяснить, исходя из модели Ройтбурда [6]. В [001]-ориентации под действием нагрузки раздвойникование не проходит ни в 14М-, ни в Ь10-мартенсите по геометрическим условиям нагружения. Значит, отклонения габитуса от инвариантной неискаженной плоскости под действием нагрузки не наблюдается, и увеличение напряжений с ростом температуры не оказывает влияния на гистерезис. Подобная зависимость Да(Т) также наблюдалась в [001]-монокристаллах TiNi при B2-B19′ МП под нагрузкой, для которых sCVp = sCVp+detw [4].

Поскольку 14М-мартенсит не раздвойниковывается независимо от ориентации, то в [011]- и [012]-кристаллах величина механического гистерезиса Да14М, как и в [001]-ориентации, практически не зависит от температуры испытания (рис. 1), но определяется ориентацией. Минимальные значения Да14М 15-20 МПа наблюдаются в [001]- и [012]-монокристаллах. В [011]-монокристаллах значения Да14М в ~2 раза выше, что может быть связано с возникновением под нагрузкой нескольких вариантов 14М-мартенсита, как показывают in situ наблюдения [7].

При исследовании МП при сжатии в ориентациях второго класса обнаружено, что в [011]-кристаллах при Т < 320 К развивается L2i-14M-L10 МП, которое характеризуется различными критическими напряжениями образования мартенсита и величинами механического

гистерезиса [7]. Например, при 295 К Да14М = 45 МПа, Дацо = 130 МПа (рис. 1б, 2). Превращение при низких температурах в [011]-кристаллах проходит последовательно. Сначала образуется адаптивный 14М-мартенсит, который облегчает последующее зарождение Ь10-мартенсита [3] при более высоких напряжениях (рис. 2). Одновременно образуется несколько систем Ы0-мартенсита, пересечение которых затрудняет процесс раздвойникования. Это приводит к широкому гистерезису ДаЫ0 и высокому коэффициенту деформационного упрочнения 0 = (йаМе при 295 К на второй стадии при 14М-Ь10 МП.

С увеличением температуры последовательность МП в [011]-кристаллах изменяется, и при Т > 320 К МП идет напрямую из Ь21-аустенита в Ы0-мартенсит [7]. Превращение Ь21-Ь10 требует больших затрат энергии из-за упругих искажений, создаваемых вариантом Ь10-мартенсита в матрице. При развитии Ь2ГЬ10 МП возникает зуб текучести — резкое уменьшение («сброс») напряжений, когда образовавшийся с максимальным фактором Шмида ориентированный кристалл мартенсита проходит через весь образец. Это приводит к релаксации упругой энергии, облегчает последующее движение межфазной границы и обеспечивает низкий коэффициент 0 ~ 0. Дальнейшее развитие деформации в [011]-кристаллах при Т > 320 К сопровождается еще одним «сбросом», который также наблюдался на сплавах Со№А1, испытывающих одностадийные Б2-Ь10 МП [8], и может быть связан с мгновенным образованием большого количества Ь10-мартенсита в оставшемся объеме кристалла. Термоактивируемое движение двойниковых границ при высоких температурах облегчает раздвойникование мартенсита, по сравнению с низкими температурами, и приводит к малому 0 и уменьшению гистерезиса ДаЫ0 с ростом температуры до 35 МПа при ТСЭ2 (рис. 1б, 2).

В [012]-ориентации второго класса при сжатии в интервале развития СЭ реализуется только последовательность Ь2Г14М-Ы0 МП под нагрузкой, т. к. температура изменения последовательности выше, чем ТСЭ2 [9]. Однако, в отличие от [011]-ориентации при 295 К превращения Ь2Г14М и 14М-Ь10 не разделяются и проходят одновременно. Аккомодация Ь2Г и Ь10-структур происходит через область с 14М-структурой, содержащую большую плотность микродвойников. Поэтому в [012]-кристаллах при 295 К механический гистерезис узкий ~15 МПа, в отличие от [011]-крис-таллов. При Т > 300 К в [012]-кристаллах, также как в [011], на кривых а(е) появляются стадии, которые различаются по уровню напряжений и механическому гистерезису (рис.382 МПа [9], слабо зависит от температуры и достигается ранее температуры изменения последовательности МП. Поэтому при раздвойни-ковании Ь10-мартенсита в [012]-ориентации отклонение плоскости габитуса под действием внешних напряжений от инвариантной плоскости приводит к возникновению дополнительных упругих внутренних

напряжений, которые могут релаксировать и приводить к увеличению гистерезиса ДаЫ0. При Т > ТСЭ2 в [012]-кристаллах происходит изменение последовательности МП под нагрузкой на Т2ГЫ0 и на кривых а(е) появляется зуб текучести [9]. Однако при Т > ТСЭ2 МП под нагрузкой развивается одновременно с пластической деформацией Ь10-мартенсита, механический гистерезис очень широкий и совершенной СЭ не наблюдается.

В [011]-монокристаллах дополнительно к перечисленным причинам уменьшения гистерезиса следует указать более высокие прочностные свойства мартенсита — 430-450 МПа [4]. Поэтому при раздвойникова-нии Ь10-мартенсита упругие напряжения, возникающие при повороте плоскости габитуса, не релаксируют, как в [012]-кристаллах. Доказательством такого механизма может быть отсутствие зависимости гистерезиса ДаЫ0 от степени деформации (рис. 2, кривая при 383 К). Накопленная при прямом МП упругая энергия является движущей силой обратного МП и способствует развитию МП с узким гистерезисом при высоких температурах.

Таким образом, экспериментально показано, что при деформации сжатием монокристаллов №54Те19Оа27 (ат.%) наблюдается три типа температурной зависимости механического гистерезиса от температуры. В [001]-кристаллах, в которых раздвойникование Ь10-мартенсита по геометрическим причинами нагру-жения затруднено, величина гистерезиса не зависит от температуры при образовании 14М и Ь10-мартенсита. В ориентациях, для которых характерно раздвойнико-вание Ь10-мартенсита, величина гистерезиса ДаЫ0 изменяется с ростом температуры. Увеличение механи-

ческого гистерезиса обнаружено в низкопрочных [012]-кристаллах, где развивается Т2Г14М-Ы0 последовательность МП. Уменьшение гистерезиса ДаЫ0 наблюдается в более прочных [011]-кристаллах, в которых в интервале развития СЭ изменяется последовательность МП с Ь2Г14М-Ы0 на Ь2ГЬ10.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Panchenko E., Chumlyakov Y., Maier H.J. et al. // Intermet. 2010. V. 18. P. 2458-2463.

2. Hamilton R.F., Sehitoglu H., Efstathiou C. et al. // Acta Mater. 2007. V. 55. P. 4867-4876.

3. Kaufmann S., Rofiler U.K., Heczko O. et al. // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. P. 145702.

4. Chumlyakov Y.I., Kireeva I. V., Panchenko E. Y. et al. Physics of Ther-moelastic Martensitic Transformation in High-Strength Single Crystals // Shape Memory Alloys: Properties, Technologies, Opportunities, N. Resnina, V. Rubanik (Eds.). Switzerland: Trans Tech Publications Ltd., 2015. P. 107-174.

5. Efstathiou С., Sehitoglu H., Carroll J. et al. // Acta Mater. 2008. V. 56. P. 3791-3799.

6. Roytburd A.L. // Proceedings of the International Symposium on Shape Memory Materials. Materials Science Forum. May 1999. Kanazawa, Japan. 2000. P. 389-392.

7. Тимофеева Е.Е., Панченко Е.Ю., Чумляков Ю.И. и др. // Известия вузов. Физика. 2011. № 12. С. 116-118.

8. Панченко Е.Ю., Чумляков Ю.И., Maier H. и др. // Известия вузов. Физика. 2012. Т. 55. № 10. С. 19-27.

9. Тимофеева Е.Е., Панченко Е.Ю., Чумляков Ю.И. и др. // Известия вузов. Физика. 2014. Т. 55. С. 105-113.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 14-08-00946) и гранта Президента (МК-8884.2016.8).

Поступила в редакцию 10 апреля 2016 г.

UDC 539.23: 669.2.017:620.18:621.789 DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-3-1346-1349

ORIENTATION DEPENDECNE OF STRESS HYSTERESIS IN NiFeGa SINGLE CRYSTALS

© E.E. Timofeeva, E.Y. Panchenko, Y.I. Chumlyakov, A.I. Tagiltsev

Tomsk State University, Tomsk, Russian Federation, e-mail: [email protected]

The dependence of the stress hysteresis on orientation and test temperature in Ni54Fe19Ga27 (at.%) single crystals was investigated in compression. The weak temperature dependence of hysteresis is observed at stress-induced martensitic transformation, which does not accompanied by detwinning. It is typical for 14M-martensite regardless of the orientation and for L10-martensite in [001]-oriented single crystals. If process of detwining is occurred, then the value of stress hysteresis is determined by test temperature and orientation. Key words: thermoelastic martensitic transformations; superelasticity; stress hysteresis.

REFERENCES

1. Panchenko E., Chumlyakov Y., Maier H.J. et al. Intermet, 2010, vol. 18, pp. 2458-2463.

2. Hamilton R.F., Sehitoglu H., Efstathiou C. et al. Acta Mater., 2007, vol. 55, pp. 4867-4876.

3. Kaufmann S., Roßler U.K., Heczko O. et al. Phys. Rev. Lett., 2010, vol. 104, pp. 145702.

4. Chumlyakov Y.I., Kireeva I.V., Panchenko E.Y. et al. Physics of Thermoelastic Martensitic Transformation in High-Strength Single Crystals. Shape Memory Alloys: Properties, Technologies, Opportunities, N. Resnina, V. Rubanik (Eds.), Switzerland, Trans Tech Publications Ltd., 2015. pp. 107-174.

5. Efstathiou S., Sehitoglu H., Carroll J. et al. Acta Mater., 2008, vol. 56, pp. 3791-3799.

6. Roytburd A.L. Proceedings of the International Symposium on Shape Memory Materials. Materials Science Forum. May 1999. Kana-zawa, 2000, pp. 389-392.

7. Timofeeva E.E., Panchenko E.Yu., Chumlyakov Yu.I. et al. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Fizika — Russian Physics Journal, 2011, no. 12, pp. 116-118.

8. Panchenko E.Yu., Chumlyakov Yu.I., Maier H. et al. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Fizika — Russian Physics Journal, 2012, vol. 55, no. 10, pp. 19-27.

9. Timofeeva E.E., Panchenko E.Yu., Chumlyakov Yu.I. et al. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Fizika — Russian Physics Journal, 2014, vol. 55, pp. 105-113.

GRATITUDE: The work is fulfilled under financial support of Russian Fund of Fundamental Research (grant no. 14-08-00946) and grant of President MK-8884.2016.8).

Received 10 April 2016

Тимофеева Екатерина Евгеньевна, Томский государственный университет, г. Томск, Российская Федерация, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]

Timofeeva Ekaterina Evgenevna, Tomsk State University, Tomsk, Russian Federation, Candidate of Physics and Mathematics, Senior Research Worker, e-mail: [email protected]

Панченко Елена Юрьевна, Томский государственный университет, г. Томск, Российская Федерация, доктор физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, e-mail: [email protected]

Panchenko Elena Yurevna, Tomsk State University, Tomsk, Russian Federation, Doctor of Physics and Mathematics, Associate Professor, Leading Research Worker, e-mail: [email protected]

Чумляков Юрий Иванович, Томский государственный университет, г. Томск, Российская Федерация, доктор физико-математических наук, профессор, зав. лабораторией, e-mail: [email protected]

Chumlyakov Yuriy Ivanovich, Tomsk State University, Tomsk, Russian Federation, Doctor of Physics and Mathematics, Professor, Head of Laboratory, e-mail: [email protected]

Тагильцев Антон Игоревич, Томский государственный университет, г. Томск, Российская Федерация, студент, инженер, e-mail: [email protected]

Tagiltsev Anton Igorevich, Tomsk State University, Tomsk, Russian Federation, Student, Engineer, e-mail: [email protected]

Бистабильное магнитомеханическое поведение ферромагнитных частиц в эластомерной матрице

1. Stangroom J.E. Electrorheological fluids // Phys. Technol. — 1983. — Vol. 14. — P. 290-299. DOI
2. Halsey T.E. Electrorheological fluids // Science. — 1992. — Vol. 258, no. 5083. — P. 761-766. DOI
3. Adriani P.M., Gast A.P. A microscopic model of electrorheology // Phys. Fluids. — 1988. — Vol. 31. — P. 2757-2768. DOI
4. Clercx H.J.H., Bossis G. Many-body electrostatic interactions in electrorheological fluids // Phys. Rev. E. — 1993. — Vol. 48. — P. 2721-2138. DOI
5. Tao R., Jiang Q., Sim H.K. Finite-element analysis of electrostatic interactions in electrorheological fluids // Phys. Rev. E. — 1995. — Vol. 52. — P. 2727-2735. DOI
6. Gast A.P., Zukoski C.F. Electrorheological fluids as colloidal suspensions // Adv. Colloid Interfac. — 1989. — Vol. 30. — P. 153-202. DOI
7. Klingenberg D.J., Zukoski C.F. Studies of the steady-shear behavior of electrorheological suspensions // Langmuir. — 1990. — Vol. 6, no. 1. — P. 15-24. DOI
8. De Vicente J., Klingenberg D.J., Hidalgo-Alvarez R. Magnetorheological fluids: a review // Soft Matter. — 2011. — Vol. 7. — P. 3701-3710. DOI
9. Бозорт Р. Ферромагнетизм. — Москва: Иностранная литература, 1956. — 784 с.
10. Lee C.H., Reitich F., Jolly M.R., Banks H.T., Ito K. Piecewise linear model for field-responsive fluids // IEEE T. Magn. — 2001. — Vol. 37, no. 1. — P. 558-560. DOI
11. Bossis G., Khuzir P., Lacis S., Volkova O. Yield behavior of magnetorheological suspensions // J. Magn. Magn. Mater. — 2003. — Vol. 258-259. — P. 456-458. DOI
12. Keaveny E.E., Maxey M.R. Modeling the magnetic interactions between paramagnetic beads in magnetorheological fluids // J. Comput. Phys. — 2008. — Vol. 227, no. 22. — P. 9554-9571. DOI
13. Биллер А.М., Столбов О.В., Райхер Ю.Л. Силовое взаимодействие намагничивающихся частиц, помещённых в эластомер // Вычисл. мех. сплош. сред. — 2014. — Т. 7, № 1. — С. 61-72. DOI
14. Du D., Toffoletto F., Biswal S.L. Numerical calculation of interaction forces between paramagnetic colloids in two-dimensional systems // Phys. Rev. E. — 2014. — Vol. 89. — 043306. DOI
15. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. — М.: Наука, 1982. — 620 с.
16. Chen Y., Sprecher A.F., Conrad H. Electrostatic particle-particle interactions in electrorheological fluids // J. Appl. Phys. — 1991. — Vol. 70. — P. 6796-6803. DOI
17. Biller A.M., Stolbov O.V., Raikher Yu.L. Dipolar models of ferromagnet particles interaction in magnetorheological composites // J. Optoelectron. Adv. M. — 2015. — Vol. 17, no. 7-8. — P. 1106-1113.
18. Oswald P. Rheophysics: The deformation and flow of matter. — New York: Cambridge University Press, 2009.
19. Automated solution of differential equations by the finite element method // Lecture Notes in Computational Science and Engineering / Ed. by A. Logg, K.-A. Mardal, G. Wells. — Springer, 2012. — Vol. 84. DOI
20. Stolbov O.V., Raikher Yu.L., Balasoiu M. Modelling of magnetodipolar striction in soft magnetic elastomers // Soft Matter. — 2011. — Vol. 7. — P. 8484-8487. DOI
21. Stepanov G.V., Abramchuk S.S., Grishin D.A., Nikitin L.V., Kramarenko E.Yu., Khokhlov A.R. Effect of a homogeneous magnetic field on the viscoelastic behavior of magnetic elastomers // Polymer. — 2007. — Vol. 48, no. 2. — P. 488-495. DOI
22. Gong X.L., Chen L., Li J.F. Study of utilizable magnetorheological elastomers // Int. J. Mod. Phys. B. — 2007. — Vol. 21. — P. 4875. DOI
23. Kalfus J. Nano- and micromechanics of polymer blends and composites. — Munich: Hanser Publishers, 2009.
24. Melenev P.V., Rusakov V.V., Raikher Yu.L. Magnetic behavior of in-plane deformable dipole clusters // J. Magn. Magn. Mater. — 2006. — Vol. 300, no. 1. — P. e187-e190. DOI
25. Melenev P., Raikher Yu., Stepanov G., Rusakov V., Polygalova L. Modeling of the field-induced plasticity of soft magnetic elastomers // J. Intel. Mat. Syst. Str. — 2011. — Vol. 22, no. 6. — P. 531-538. DOI

Механический гистерезис определение и значение

 

 

 

 

 

Механический гистерезис

 

Следующие тексты являются собственностью их соответствующих авторов, и мы благодарим их за предоставленную нам возможность бесплатно делиться со студентами, преподавателями и пользователями Интернета. Их тексты будут использоваться только в иллюстративных образовательных и научных целях.

Вся информация на нашем сайте предназначена для образовательных целей.

Информация о медицине и здоровье, содержащаяся на сайте, имеет общий характер и цель, которая является чисто информативной и по этой причине ни в коем случае не может заменить совет врача или квалифицированного юридического лица в профессии.

 

Глоссарий технических терминов электромеханики

 

Значение и определение механического гистерезиса:

 

Механический гистерезис: Энергия, поглощаемая в полном цикле нагрузки и разгрузки в пределах предела упругости и представленная замкнутой петлей кривых напряжения-деформации для нагрузки и разгрузки.

 

Для термина механический гистерезис могут также существовать другие определения и значения , значение и определение , указанные выше ориентировочные не должны использоваться в медицинских и юридических или специальных целях .

 

Источник: http://www.fio.unam.edu.ar/moodle2/pluginfile.php/20114/mod_folder/content/1/ELECTROMECHANICS.doc?forcedownload=1

Ссылка на источник на веб-сайте: http://www.fio.unam.edu.ar/

Автор: не указан в исходном документе вышеуказанного текста

 

Если вы являетесь автором приведенного выше текста и не согласны делиться своими знаниями в целях обучения, исследований, стипендий (для добросовестного использования, как указано в законе об авторском праве США), отправьте нам электронное письмо, и мы удалим ваш текст быстро.

 

Добросовестное использование  является ограничением и исключением из исключительного права, предоставленного законом об авторском праве автору творческого произведения.В законе США об авторском праве добросовестное использование – это доктрина , разрешающая ограниченное использование материалов, защищенных авторским правом, без получения разрешения от правообладателей. Примеры добросовестного использования включают комментарии, поисковые системы, критику, новостные репортажи, исследования, обучение, библиотечное архивирование и стипендию. Он предусматривает законное нелицензионное цитирование или включение материалов, защищенных авторским правом, в работу другого автора в соответствии с четырехфакторным тестом балансировки. (источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Fair_use)

 

Ключевое слово Google: механический гистерезис

ключевое слово Google исходный текст : электромеханический тип : .документ

 

Глоссарий технических терминов электромеханики

 

Механический гистерезис

 

Если вы хотите быстро найти страницы по определенной теме, как механический гистерезис, используйте следующую поисковую систему:

 

 

Значение и определение механического гистерезиса

Что означает механический гистерезис объяснение

 

Пожалуйста, посетите нашу домашнюю страницу

 

Ларапедия.com Условия использования и страница конфиденциальности

 

 

 

Значение и определение механического гистерезиса
Механический гистерезис

границ | Динамический механический гистерезис магнитореологических эластомеров, подвергнутых циклической нагрузке и периодическому магнитному полю

Введение

Волокнисто-каучуковые композиты демонстрируют заметное изменение механической реакции в результате предыдущей максимальной нагрузки.Этот механический гистерезис, также известный как эффект Маллинза, был признан в науке и технике полимеров (Огден и Роксбург, 1999; Хансон и др., 2005; Ци и Бойс, 2005; Уэббер и др., 2007). Кривая напряжение-деформация демонстрирует заметную гистерезисную реакцию во время цикла нагрузки-разгрузки, при котором напряжение при разгрузке значительно меньше, чем при нагрузке при той же деформации (Dorfmann and Ogden, 2005). Величина гистерезиса может быть представлена ​​площадью между кривыми напряжения и релаксации.Сообщалось о множестве объяснений и феноменологических моделей эффекта Маллинза, и они в основном основывались на концепциях проскальзывания и распутывания молекул полимера, разрыва связей между наполнителями частиц и полимерной матрицей и нарушения агрегации частиц (Diani et al., 2009) . Помимо эффекта Маллинза, механические свойства волокнисто-каучуковых композитов при циклическом нагружении можно использовать для оценки стабильности материалов, что является важным показателем производительности для инженерных приложений.Следовательно, повышение стабильности полимерных композитов является насущной потребностью, и изучение механизма механического гистерезиса постоянно находится в центре внимания исследователей (Merabia et al., 2008; Дроздов, 2009; Machado et al., 2012; Chai et al., 2013).

Магнитореологический эластомер (МРЭ) относится к группе интеллектуальных материалов, механическое поведение которых стимулируется внешним магнитным полем. MRE состоит из микронизированных магнитных частиц, диспергированных в немагнитной эластичной матрице, такой как полиуретан (PU), натуральный каучук и силиконовый каучук (Gong et al., 2005; Степанов и др., 2007; Ли и Накано, 2013 г.; Ван и др., 2014 г.; Юнг и др., 2016; Ци и др., 2018b). Как интеллектуальный инженерный материал, MRE демонстрирует превосходные свойства магнитного контроля, а также потенциал для применения в области снижения шума, ослабления вибрации, интеллектуальных датчиков, электромагнитного экранирования и т. д. (Kashima et al., 2012; Hoang et al. , 2013; Xing et al., 2015, 2016; Fu et al., 2016; Wang et al., 2016; Yu M. et al., 2016; Qi et al., 2018a). Для магнитореологических (MR) материалов магнитные частицы наклонены к столбцам, параллельным магнитной ориентации.При снятии магнитного поля магнитная частица не может сразу вернуться в исходное положение. Это вызовет гистерезис вязкоупругих свойств материалов MR, особенно в вязкой матрице, а не в эластичной матрице. Гистерезисное поведение устройств на основе МР-материалов привлекло внимание многих исследователей (An and Kwon, 2003; Dominguez et al., 2004; Yu Y. et al., 2016; Chen et al., 2018; Xian-Xu et al. др., 2019). Для MRE Gundermann et al. исследовали движение частиц в MRE с помощью рентгеновской микрокомпьютерной томографии (X-μCT) (Gundermann and Odenbach, 2014).Они обнаружили, что процесс движения частиц необратим. Это раскрывает возможность механического гистерезиса, вызванного магнитным полем в МРЭ, который игнорируется в большинстве литературных источников. Однако в области полимероведения и инженерии соответствующие исследования динамического механического поведения МРЭ при многократном циклическом нагружении или периодическом магнитном поле проводятся сравнительно редко.

Эффект МР, вычисляемый отношением магнитно-индуцированного модуля к начальному модулю, является наиболее значительным оценочным показателем МРЭ.Как правило, чтобы улучшить эффект MR, исследователи увеличивали магнитно-индуцированный модуль за счет увеличения концентрации магнитных частиц, модификации интерфейса, включения добавок и т. д. (Li and Sun, 2011; Qiao et al., 2012; Yang et al. и др., 2013; Азиз и др., 2016). Другим дефектным методом является уменьшение начального модуля за счет добавления большого количества пластификатора или уменьшения плотности сшивания MRE, что ослабляет механическую прочность MRE. Эти вязкие матрицы способны сделать механический гистерезис более серьезным в MRE.Как инженерный материал, MRE должен подвергаться различным циклическим нагрузкам и магнитным полям в различных условиях применения. Циклические нагрузки и переменное магнитное поле изменяют механические характеристики МРЭ, что приводит к нестабильности устройства на основе МРЭ. Следовательно, необходимо изучить механизм механического гистерезиса и повысить стабильность МРЭ для инженерных приложений.

Ранее An et al. (2012) обнаружили явление упрочнения MR-геля в присутствии стабильного магнитного поля при циклическом нагружении.Они также пришли к выводу, что это явление, противоположное эффекту Маллинза обычного полимерного композита, наполненного частицами, было вызвано перегруппировкой частиц под действием внешнего магнитного поля. Сюй и др. (2016) также предложили магнитоиндуцированный механизм упрочнения для объяснения перехода от размягчения под напряжением к упрочнению под напряжением при циклических нагрузках. Для эластомера, армированного магнитными частицами, гистерезис в динамических механических откликах впервые был обнаружен в эластомере, содержащем магнитотвердые частицы, в которых приоритетным фактором была остаточная магнитная намагниченность магнитотвердых частиц (Степанов и др., 2012; Крамаренко и др., 2015; Ю и др., 2015в). Сорокин и др. (2015) изучали гистерезис динамического модуля, коэффициента потерь и нормальных сил в отношении MRE. Было изучено влияние размера и состава частиц, а также обсужден возможный механизм механического гистерезиса. Кроме того, Сорокин и соавт. (2014) дополнительно изучили эффект Пейна в MRE с использованием синтетических циклических измерений; Эффект Пейна значительно усиливался в присутствии внешнего магнитного поля и менялся при циклической нагрузке, достигая насыщения после нескольких циклов.Таким образом, изучения механического гистерезиса МРЭ пока недостаточно, и крайне необходимо более глубокое исследование насыщения механического гистерезиса.

Полиуретан

обладает лучшей устойчивостью к деградации, чем натуральный каучук, и превосходной механической стабильностью, чем силиконовый каучук (Wei et al., 2010), и он широко используется в качестве матрицы MRE (Wu et al., 2010, 2012; Ge et al. др., 2015). В этой статье были приготовлены два вида MRE на основе полиуретановой матрицы и полиуретановой/эпоксидной (ЭП) матрицы взаимопроникающей сетки (ВПС) соответственно.Свойства материала, подробности процесса и принципа приготовления можно было получить в нашей предыдущей работе (Ю и др., 2015a,b). Было проведено несколько циклических испытаний для изучения наиболее важных факторов, влияющих на механический гистерезис MRE, включая матрицу, распределение частиц, магнитное поле. Также было изучено насыщение механического гистерезиса, а затем предложен соответствующий физический механизм для его качественного объяснения. В этой работе выясняется, что свойства материала МРЭ должны характеризоваться повторяющимся испытанием, а не просто единичным испытанием.Более эффективные оценочные тесты MRE полезны для потенциальных приложений. В частности, обсуждение влияния матрицы даст рекомендации по улучшению подготовки материала.

Эксперимент

Материалы

Магнитомягкий порошок карбонильного железа (CIP) (тип: CN; распределение по размерам: 1–8 мкм) был предоставлен компанией BASF в Германии. Полиуретановая матрица (касторовое масло закуплено у Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Китай; МДИ (MDI: 4,4-~50%, 2,4-~50%) закуплено у Yantai Wanhua Polyurethans Co., Ltd., Китай), октоат олова (Sinopharm Chemical Reagent Co. Ltd., Китай) использовали в качестве катализатора в процессе получения ПУ. ФП на основе диглицидилового эфира бисфенола-А был приобретен у Baling Petrochemical Co., Ltd., Хунань, Китай. 2,4,6-Три(диметиламинометил)фенол (ДМП-30), действующий в качестве отвердителя ЭП, был приобретен у Wuhan Hongda Co., Ltd., Китай. Дибутилфталат (ДБФ), используемый в качестве пластификатора, был куплен у Tianjin Bodi Chemical Holding Co., Ltd., Китай.

Подготовка к МРЭ

Для изучения влияния матрицы и распределения частиц на гистерезисные свойства были приготовлены различные виды образцов МРЭ.Изотропные образцы и анизотропные образцы были изготовлены в отсутствие и в присутствии магнитного поля соответственно. PU и IPN означают, что образцы MRE были основаны на матрице PU и матрице PU/EP IPN соответственно. Подробные составы образцов MRE перечислены в таблице 1. Здесь префикс «ани» и «изо» обозначают изотропный и анизотропный образец соответственно. Подробности о процессе и принципе реакции ПУ/ЭП ИПН и ПУ можно получить из наших предыдущих работ (Ю., 2015а; Ян и др., 2016). Введение ЭП улучшит степень сшивания ПУ, а взаимопроникновение и запутывание молекулярных цепей в ВПС ПУ/ЭП улучшит структурную стабильность полимера. Поэтому следует отметить, что у ПУ-МРЭ более высокая вязкая составляющая, а у ВПН-МРЭ более упругая составляющая.

Таблица 1 . Детальное формирование образцов МРЭ с разным содержанием ФП.

Характеристика

Морфология частиц в образцах МРЭ была охарактеризована с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ; MIRA3 TESCAN).Сделаны микрофотографии образцов МРЭ для поверхности излома, на которую перед испытанием был нанесен золотой порошок.

Циклические испытания образцов MRE проводились в режиме сдвиговых колебаний с использованием усовершенствованного коммерческого реометра (модель: MCR301, Anton Paar). В реометре были установлены пластинчатый ротор и магнетронное устройство. Испытательное магнитное поле магнетронных устройств создавалось электромагнитом. Плотность магнитного потока могла изменяться от 0 до ~1.2 Тл, изменяя ток возбуждения в катушке электромагнита в диапазоне 0–5 А. Подробности об этом реометре можно было получить из нашей предыдущей работы (Ю и др., 2013). В этом исследовании образцы были изготовлены в форме дисков диаметром 20 мм и толщиной 2 мм. В процессе испытаний образцы закреплялись между нижней неподвижной пластиной и верхней подвижной пластиной, соединенной с принудительным крутильным колебанием.

Результаты и обсуждение

В этой работе основное внимание уделяется влиянию механического давления, магнитных полей и деформации сдвига на динамический механический гистерезис MRE.Первоначально были проведены циклические испытания нормальной силы в отсутствие и при наличии магнитного поля для изучения влияния механического давления. Затем образцы МРЭ испытывали в треугольном (периодическом нарастании и спаде) магнитном поле и изучали гистерезис динамического модуля, вызванный магнитным полем. Наконец, представлен анализ испытаний амплитудного цикла при различных напряженностях магнитного поля.

Циклические испытания нормальной силы

Напряжение сжатия является обычной нагрузкой при работе устройства на основе MRE.Для изучения поведения механического гистерезиса МРЭ при изменяющемся сжимающем напряжении был проведен тест динамического модуля МРЭ при циклической нормальной силе в диапазоне 5–30 Н. Амплитуда деформации 0,1 %, усилие предварительного сжатия 5 Н. и тестовая частота 5 Гц была выбрана для этих испытаний. Измерения проводились в несколько последовательных этапов. Первоначально динамические механические свойства измерялись при возрастающей нормальной силе от 5 до 30 Н. После достижения максимального значения нормальная сила линейно уменьшалась от 30 до 5 Н.Эти испытания проводились в отсутствие и при наличии магнитного поля для изучения влияния магнитного поля, и количество циклов было установлено 5 для каждого испытания.

На рис. 1 показана зависимость динамического модуля образцов изо-ВПС, ани-ВПС и ани-ПУ от циклической нормальной силы соответственно. Изменение цвета кривых свидетельствует о процессе циклических испытаний. Как видно, динамический модуль всех образцов увеличивается с увеличением нормальной силы. Об этом явлении также сообщили Feng et al.(2015). Это связано с усилением взаимодействий частица-частица и частица-матрица при высокой нормальной силе. После линейного снижения нормальной силы на всех кривых наблюдается кажущийся гистерезис, в то время как модуль стремится к насыщению после нескольких циклов. Это указывало на возможность баланса между разрушением и преобразованием структур частиц, вызванного эффектом связи циклического механического нагружения и магнитного поля. Также видно, что модуль накопления увеличивается с увеличением цикла испытаний.Это означает, что сжимающая нагрузка в начальном цикле оказывает упрочняющее действие на образец МРЭ. Эффект упрочнения более очевиден, когда образцы находятся под действием магнитного поля. Подобно гелю MR и пластомеру MR, этот упрочняющий эффект в магнитном поле можно объяснить перестройкой CIP (An et al., 2012; Xu et al., 2016). Качественный сравнительный анализ гистерезиса был проведен в следующем разделе.

Рисунок 1 . Влияние нормальной силы на динамические вязкоупругие свойства образцов МРЭ.Зависимость модуля упругости ани-ПУ образца (А) , ани-ВПС образца (Б) и изо-ВПС образца (В) от нормальной силы в отсутствие и при наличии магнитного поля. Зависимость модуля потерь ани-ПУ образца (Д) , ани-ВПС образца (Д) и изо-ВПС образца (Ф) от нормальной силы в отсутствие и при наличии магнитного поля. Цветовая шкала указывает на ход циклических испытаний.

Величина гистерезиса может быть представлена ​​площадью между восходящей и нисходящей кривыми.Из качественного сравнения можно сделать вывод, что гистерезис более заметен в присутствии магнитного поля, чем в его отсутствие. Гистерезис образца PU также больше, чем у образца IPN, что указывает на то, что матрица играет важную роль в разрушении и преобразовании структур частиц. Чтобы лучше понять влияние матрицы, распределения частиц и магнитного поля на гистерезисное свойство, здесь мы определили

, где G n — максимальное значение динамического модуля в n -й циклической кривой, а G 1 — максимальное значение динамического модуля в исходной циклической кривой.Параметр λ может похвально отражать изменения динамического модуля МРЭ в циклах, как показано на рис. 2. Как видно, параметр λ образца PU значительно больше, чем у образца IPN. Кроме того, насыщение образца ВПС более очевидно, чем насыщение образца ПУ, что указывает на то, что взаимопроникновение и запутывание молекулярных цепей в матрице ВПС улучшат стабильность МРЭ. Сравнивая кривые в отсутствие и в присутствии магнитного поля, можно сделать вывод, что магнитная сила между намагниченными КИП интенсифицирует движение КИП при воздействии на МРЭ сжимающей нагрузки.Движение CIP и усиление сил взаимодействия между CIP и матрицей вызовут больший гистерезис. Другое явление заключается в том, что параметр λ ани-ВПС больше, чем у изо-ВПС, что можно объяснить разницей в распределении частиц. Как видно из рис. 3а, б, частицы ХИ равномерно диспергированы в изотропном образце, тогда как в анизотропном образце они имеют узорчатую цепочечную структуру. Деформация и повторная агломерация цепочечной структуры, параллельная нормальной силе, будут усилены сжимающей нагрузкой.Кроме того, параметр λ кривых с магнитным полем больше, чем кривых без магнитного поля. Это указывает на то, что магнитное поле также вызывает снижение стабильности МРЭ, когда МРЭ подвергается сжимающей нагрузке. Поскольку магнитное поле может увеличить движение частиц в процессе повторной агломерации, на рисунке 2B можно увидеть другое явление, заключающееся в том, что параметр λ образцов IPN немного уменьшается в присутствии магнитного поля. Уменьшение модуля потерь можно объяснить насыщением движения частиц в матрице ВПС.В отличие от образца IPN, модуль потерь образца PU увеличивается с номером цикла из-за более слабого ограничения матрицы PU. Выявлено, что в этих пяти циклических испытаниях движение частиц в образце ПУ не является насыщенным.

Рисунок 2 . Зависимость параметра λ ( A : модуль накопления G ′; B : модуль потерь G ″). от номера цикла для образцов при воздействии восходящей и нисходящей нормальной силы (пустой символ и сплошной символ обозначают испытания при 0 и 720 мТ соответственно).

Рисунок 3 . СЭМ-изображения изо-IPN (a) и ани-IPN (b) . Красная стрелка указывает направление магнитного поля предструктуры.

Тест циклического магнитного поля

Линейное возрастающее магнитное поле использовалось многими исследователями для изучения МР-эффекта МР-материалов (Xu et al., 2011; Bica, 2012). Для изучения магнитоиндуцированного механического гистерезиса МРЭ в треугольном магнитном поле мы проверили динамический модуль МРЭ в циклическом треугольном магнитном поле в диапазоне 0–1100 мТл.Для этого испытания были выбраны амплитуда деформации 0,1%, усилие предварительного сжатия 5 Н и частота испытаний 10 Гц. Измерения проводились в несколько последовательных этапов. Первоначально динамические механические свойства измерялись при увеличении магнитного поля от 0 до 1100 мТл. После достижения максимального значения магнитное поле линейно уменьшалось от 1100 до 0 мТл, а число циклов также составляло 5 для каждого теста.

На рис. 4 показан динамический модуль в зависимости от треугольного магнитного поля.Изменение цвета кривых указывает на направление циклического процесса испытаний. Видно, что динамический модуль всех образцов увеличивается с увеличением напряженности магнитного поля и уменьшается с уменьшением напряженности магнитного поля. На этих кривых также наблюдается кажущийся магнитоиндуцированный механический гистерезис. Как видно, нисходящие кривые находятся выше восходящих кривых, аналогичное явление в MRE и электрореологическом эластомере (ЭРЭ) было описано Сорокиным и Ниу соответственно (Niu et al., 2015; Сорокин и др., 2015). В основном это связано с тем, что частицы и цепочки частиц не сразу возвращаются в исходное положение под действием циклических магнитных полей. Ранее Шен и соавт. (2004) предложили математическую модель для оценки магнитоиндуцированного модуля накопления. Согласно их исследованию, магнитоиндуцированный модуль МРЭ определяется

G=9ϕCm2(4-γ2)8r03π2a3µ0µ1(1+γ2)7/2    (2)

, где ϕ — объемная доля КИП, a — диаметр КИП, μ 0 — вакуумная проницаемость, μ 1 — проницаемость МРЭ, r 0 — начальное расстояние между двумя соседних диполей, γ — сдвиговая деформация, m — магнитный дипольный момент.Его можно вывести из уравнения (2), поскольку расстояние между намагниченными частицами r 0 на стадии спуска меньше, чем на стадии подъема, больший магнитоиндуцированный модуль G вызывает больший модуль накопления на стадии спуска. сцена. Следует подчеркнуть, что гистерезис образцов ВПС стремится к насыщению после начального цикла, а накопительный модуль возвращается к исходному значению при устранении магнитного поля в последующих циклах. Из-за более слабого ограничения матрицы ПУ образец ПУ требует большего количества циклов для достижения насыщения.В инженерных приложениях MRE из-за переменного магнитного поля и изменяющихся нагрузок на устройство на основе MRE свойства материала MRE в области насыщения могут сделать устройство более эффективным.

Рисунок 4 . Динамический модуль ( A : модуль накопления; B : модуль потерь) как функция треугольного магнитного поля. Изменение модуля потерь обозначено направлением черной стрелки в (B) .

В отличие от формы кривой модуля накопления, на рисунке 4B показано, что модуль потерь нисходящих кривых больше, чем у восходящих кривых при низкой напряженности магнитного поля, но, наоборот, при высокой напряженности магнитного поля.Поскольку модуль потерь основан на диссипации энергии, которая пропорциональна относительному движению частиц (Янг и др., 2012), это явление можно объяснить состоянием движения частиц. Существует критическая напряженность магнитного поля для поддержания баланса между магнитными взаимодействиями (между намагниченными частицами) и упругими взаимодействиями (между частицами и матрицей), а критическая напряженность магнитного поля может быть отражена пересечением кривых модуля потерь. На схеме 1 показано движение CIP вперед и назад под действием восходящего и нисходящего магнитных полей, а цикл разделен на стадию подъема (этап A и этап B) и этап спуска (этап C и этап D).Среди них поступательное движение было вызвано магнитными взаимодействиями на этапе подъема, а возвратное движение было вызвано упругими взаимодействиями на этапе спуска. Рассеивание энергии MRE в основном зависит от трения между CIP и матрицей (Li and Gong, 2008) и может быть выражено следующим уравнением (Yu et al., 2013):

, где F r — сила межфазного трения между СИП и матрицей; эта сила определяется плотностью магнитного потока и упругими взаимодействиями.Кроме того, S представляет смещение межфазного проскальзывания между CIP и матрицей. Как видно из схемы 1, с увеличением расстояния между частицами и их начальными положениями частицы сближаются, а молекулярная цепь полимера вытягивается дольше. Как следствие, F r МРЭ на стадиях B и C больше, чем на стадиях A и D. Когда напряженность магнитного поля ниже этого критического значения, преобладает упругое взаимодействие. .Относительное движение CIP было ограничено на стадии подъема (этап A) и ускорено на этапе спуска (этап D). Соответственно, когда напряженность магнитного поля выше этого критического значения, преобладает магнитное взаимодействие. Относительное движение частиц ускоряется на стадии подъема (стадия Б) и ограничивается на стадии спуска (стадия С). Следовательно, смещение межфазного проскальзывания S на стадии D больше, чем на стадии A, а S на стадии B больше, чем на стадии C.Это приводит к тому, что у нисходящих кривых модуль потерь больше, чем у восходящих кривых при низкой напряженности магнитного поля, и, наоборот, при высокой напряженности магнитного поля. Кроме того, как видно из рисунка 6Б, критическое магнитное поле ани-ПУ меньше, чем у ани-ВПС, что можно объяснить более слабыми упругими взаимодействиями в матрице ПУ.

Схема 1 . Схема движения СИП под действием восходящего и нисходящего магнитного поля. (а) восходящая ступень с меньшим относительным смещением; (б) восходящая ступень с большим относительным смещением; (c) нисходящая ступень с большим относительным водоизмещением; (г) нисходящая ступень с меньшим относительным водоизмещением.

Соответственно, параметр λ, рассчитанный по уравнению (1), был построен для исследования стабильности магнитоиндуцированного механического гистерезиса. На рис. 5 представлена ​​зависимость параметра λ от номера цикла в треугольном магнитном поле.Точно так же параметр λ выборки PU также значительно больше, чем у выборки IPN. Это явление произошло в основном из-за того, что смещение межфазного проскальзывания между CIP и матрицей в образце PU больше, чем в образце IPN. Взаимопроникновение и запутывание молекулярных цепей в матрице ВПС улучшит упругие взаимодействия, которые могут ускорить возвращение частиц в исходное положение. Кроме того, параметр λ изо-ВПС больше, чем у ани-ВПС.В основном это связано с тем, что в анизотропном образце частицы сформировали цепочечную структуру, тогда как в изотропном образце частицы распределены случайным образом, как показано на рис. 5. Поскольку частицы имеют тенденцию формировать столбик, параллельный магнитному полю, движение частица в изотропном образце больше, чем в анизотропном, что приводит к большему изменению параметра λ.

Рисунок 5 . Зависимость параметра λ ( A : модуль накопления; B : модуль потерь) от номера цикла для образцов в треугольном магнитном поле.

Амплитудные циклические тесты

Уменьшение модуля накопления G ′ с увеличением амплитуды деформации, называемое эффектом Пейна (Payne, 1962, 1967), было признано в полимерной науке и технике (Meera et al., 2009; Papon et al., 2012; Ponnamma et al., 2013; Gan et al., 2016). Эффект Пейна МРЭ изучался многими исследователями, но механический гистерезис, вызванный деформацией сдвига, изучался редко (Сорокин и др., 2014, 2015). Для изучения механического гистерезиса МРЭ при восходящей и нисходящей деформации был протестирован эффект Пейна МРЭ при циклической амплитуде в отсутствие и при наличии магнитного поля.Для этого испытания были выбраны диапазоны амплитуд деформации 0,01–20 %, усилия предварительного сжатия 10 Н и частота испытаний 5 Гц. Измерения также проводились в несколько последовательных этапов. Первоначально динамические механические свойства измерялись при изменяющейся деформации, возрастающей от 0,01 до 20 %. После достижения максимального значения амплитуда деформации уменьшалась с 20 до 0,01 %. Для каждого образца проводили пять последовательных циклов в отсутствие и в присутствии магнитного поля.

На рис. 6 показано, что динамический модуль в зависимости от амплитуды деформации для образцов изо-ВПС, ани-ВПС и ани-ПУ измерен в отсутствие и в присутствии магнитного поля соответственно.Видно, что все образцы демонстрируют эффект Пейна: модуль упругости уменьшается с ростом деформации (Payne, 1962, 1967). Модуль потерь сначала увеличивался с увеличением деформации, а затем уменьшался с увеличением деформации, когда он достигает своего максимума. На всех кривых наблюдается явный гистерезис, а образцы MRE демонстрируют эффект деформационного упрочнения. Гистерезис более заметен в присутствии магнитного поля, чем в отсутствие магнитного поля, и гистерезис образца PU также больше, чем у образца IPN.Видно, что модуль увеличивается с увеличением цикла испытаний, и модуль стремится к насыщению после нескольких циклов. Значительные изменения можно наблюдать в течение первого цикла, в то время как в последующих циклах наблюдаются лишь незначительные изменения, о чем также сообщают Sorokin et al. (2014, 2015). В частности, в магнитном поле эффект Пейна становится значительно более выраженным, особенно для анизотропных образцов МРЭ. Количественное сравнение эффекта Пейна среди этих выборок обсуждается позже с использованием феноменологической модели.

Рисунок 6 . Влияние деформации сдвига на динамические вязкоупругие свойства образцов МРЭ. Зависимость модуля упругости ани-ПУ образца (А) , ани-ВПС образца (Б) и изо-ВПС образца (В) от деформации сдвига в отсутствие и при наличии магнитного поля. Зависимость модуля потерь ани-ПУ образца (Д) , ани-ВПС образца (Д) и изо-ВПС образца (Ф) от деформации сдвига в отсутствие и при наличии магнитного поля.Цветовая шкала указывает на ход циклических испытаний.

Было много объяснений и хорошо описаны феноменологические модели эффекта Пейна, и они в основном основаны на концепциях изменения микроструктуры композитов. Модель Крауса основана на представлениях об изменении межчастичных взаимодействий, а упрочняющий эффект МРЭ при испытаниях на циклическую деформацию в основном обусловлен повторной агломерацией частиц. Следовательно, для лучшего понимания гистерезиса эффекта Пейна МРЭ была принята модель Крауса для определения механизма влияния эффекта Пейна.Модель Крауса является первой феноменологической моделью, представляющей и объясняющей эффект Пейна, который обеспечивает соотношения для динамического модуля и амплитуды деформации в уравнении (3) (Краус, 1984),

. G  γ′−G  ∞′G  0′−G  ∞′=11+(γ/γc)2m    (4)

, где G′∞ – значение модуля упругости при очень большой деформации; G′0 равен значению модуля накопления при очень малой деформации; где γ c и m — подгоночные параметры, а γ c — критическая деформация, когда G′γ достигает половины значения G′0-G′∞; м — чувствительность к деформации сдвига механизма разрыва контакта между частицами и определяет форму кривой G′γ (Qu et al., 2014). Чтобы лучше понять влияние матрицы, распределения частиц и магнитного поля на эффект Пейна, мы аппроксимировали кривые G’γ с увеличением амплитуды деформации. Полученные значения G′0, G′∞, γ c и m для всех образцов приведены в табл. 2–5 соответственно. Можно видеть, что модель Круаса может быть успешно использована для описания эффекта Пейна образцов MRE, как показано на рисунке 7. Для ясности представлены только первые кривые образцов.Зависимости подгоночных параметров от номера цикла показаны на рисунках 8, 9. Из рисунка 8 видно, что как G′0, так и G′∞ несколько увеличиваются с номером цикла в отсутствие магнитного поля. Это связано с тем, что матрица становится более жесткой для последующего измерения (Сорокин и др., 2015). С другой стороны, G′0 и G′∞ явно увеличиваются после первого цикла, а затем стремятся к насыщению. Приложение магнитного поля и увеличение амплитуды деформации способствует перегруппировке магнитных частиц.Частицы сближаются, образуя более прочные цепочечные структуры под действием магнитного поля. Усиление эффекта МР обусловлено увеличением G’0 и G’∞ в последующих циклах. Кроме того, G′0 и G′∞ образца в присутствии магнитного поля больше, чем в отсутствие магнитного поля. Возрастающий модуль также вызван магнитоиндуцированным модулем.

Таблица 2 . G′0 (МПа) образцов в различных циклах.

Таблица 3 .G′∞ (МПа) образцов в различных циклах.

Таблица 4 . Параметр подгонки γ c (%) образцов в разных циклах.

Таблица 5 . Подгоночный параметр m (а.е.) образцов в разных циклах.

Рисунок 7 . Аппроксимация первой кривой G′γ с возрастающей амплитудой деформации, полученная при отсутствии (A) и наличии (B) магнитного поля.(Символы — дата эксперимента, сплошные линии — подгоночные кривые).

Рисунок 8 . Зависимость G’0 (A) и G’∞ (B) от номера цикла. Полым символом и сплошным символом обозначены испытания при 0 и 720 мТ соответственно.

Рисунок 9 . Зависимость критической деформации γ c (A) от номера цикла и подгоночного параметра m (B) . Полым символом и сплошным символом обозначены испытания при 0 и 720 мТ соответственно.

На рис. 9 показана зависимость критической деформации γ c от числа циклов и параметра подгонки m . Точно так же критическая деформация γ c и параметр подгонки m уменьшаются после первого цикла, а затем стремятся к насыщению в последующих циклах.

Уменьшение критической деформации γ c указывает на то, что сетки частиц легко разрушаются после первого разрушения. Также видно, что критическая деформация γ c образцов в отсутствие магнитного поля больше, чем в присутствии магнитного поля.Сила взаимодействия между намагниченными CIP увеличит прочность сетей частиц, что приведет к уменьшению γ c . Но магнитоиндуцированный эффект Пейна, вызванный разрушением сети магнитных частиц, более очевиден. Уменьшение γ c , вызванное магнитоиндуцированным эффектом Пейна, больше, чем увеличение γ c , вызванное усиленной силой взаимодействия, поэтому γ c меньше под действием магнитного поля.Подгоночный параметр m связан со структурой агломерата частиц (Heinrich and Kluppel, 2002). Уменьшение m после первого цикла указывает на разрушение сетки частиц при высоких деформациях, уменьшает агрегаты частиц в МРЭ. Кроме того, м образца в отсутствие магнитного поля больше, чем в присутствии магнитного поля. В основном это связано с тем, что частицы имеют тенденцию образовывать столбик, параллельный направлению магнитного поля, когда воздействуют на MRE.Некоторые частицы могут преодолеть ограничение матрицы и начать проскальзывать относительно эластомерной матрицы. Таким образом, движение частиц приводит к увеличению агрегатов частиц.

Выводы

В работе исследуется динамический механический гистерезис МРЭ при циклической нагрузке и периодическом магнитном поле. Экспериментальные результаты показывают, что любое механическое давление, деформация сдвига и периодическое магнитное поле вызывают гистерезис в динамических механических свойствах MRE, и гистерезис имеет тенденцию к насыщению после нескольких циклов.Выводы можно сделать следующие:

(1) Гистерезис динамических механических свойств МРЭ обусловлен эффектом связи циклической механической нагрузки и магнитного поля. Насыщение гистерезиса указывает на наличие баланса между разрушением и преобразованием структур частиц. Кроме того, магнитное поле может вызывать явный упрочняющий эффект МРЭ под действием механического давления и высоких сдвиговых деформаций.

(2) Гистерезис образца ПУ больше, чем у образца ВПС, что указывает на то, что вязкость и упругость матрицы играют важную роль в разрушении и преобразовании структуры частиц.Стабильная структура молекулярной цепи в матрице уменьшит величину механического гистерезиса и улучшит стабильность гистерезиса на стадии насыщения.

(3) Значительное увеличение модуля накопления можно наблюдать в течение первого цикла в каждом испытании, что означает, что первые испытания на динамический колебательный сдвиг разрушили бы неустойчивую структуру, сделав матрицу более жесткой.

(4) Периодическое треугольное магнитное поле также вызвало гистерезис динамического модуля, который можно объяснить необратимым движением частиц.Результат теста модуля потерь можно объяснить относительным движением CIP. Из-за влияния распределения частиц гистерезис изотропного образца больше, чем у анизотропного образца в присутствии магнитного поля, что можно объяснить оптимизацией структуры частиц в магнитном поле.

В этой работе выясняется, что свойства материала MRE должны характеризоваться повторяющимися испытаниями, а не одним испытанием. Более эффективные оценочные тесты MRE полезны для потенциальных приложений.Гистерезис, вызванный механической нагрузкой и магнитным полем, является неотъемлемым свойством MRE и должен учитываться в будущих исследованиях. В будущей работе мы должны не только изучить методы подготовки материала, которые уменьшают гистерезисные характеристики MRE, но и провести углубленное исследование моделирования механизма. Достигнутые результаты важны для фундаментального понимания поведения материала при MRE, что могло бы послужить руководством для улучшения подготовки материала и разработки устройств MRE.

Заявление о доступности данных

Наборы данных, созданные для этого исследования, доступны по запросу соответствующему автору.

Вклад авторов

YZ, FF и MY предложили и разработали исследование. YZ и SQ выполнили все эксперименты. Экспериментальные данные были проанализированы YZ, WH и YC. Все авторы написали статью и участвовали в обсуждениях.

Финансирование

Это исследование было поддержано проектом Science Challenge (No.TZ2016006-0504-01), Крупный национальный научно-технический проект по высокотехнологичным станкам с ЧПУ и основному производственному оборудованию, Китай (2017ZX04022001), и Национальная ключевая программа исследований и разработок Китая (грант № 2017YFA0701200). Финансовая поддержка Лаборатории прецизионных технологий производства, CAEP, Китай.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Каталожные номера

Ан, Х. Н., Пикен, С. Дж., и Мендес, Э. (2012). Прямое наблюдение перегруппировки частиц при циклическом упрочнении магнитореологических гелей. Мягкая материя 8, 11995–12001. дои: 10.1039/c2sm26587g

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ан, Дж., и Квон, Д.-С. (2003). Моделирование магнитореологического привода с учетом магнитного гистерезиса. Дж. Интел. Матер. Сист. Структура 14, 541–550. дои: 10.1177/1045386506

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Азиз, С.А. А., Мазлан С. А., Исмаил Н. И. Н., Убайдиллах У., Чой С. Б., Хайри М. Х. А. и др. (2016). Влияние многослойных углеродных нанотрубок на вязкоупругие свойства магнитореологических эластомеров. Умный мастер. Структура 25:077001. дои: 10.1088/0964-1726/25/7/077001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Бика, И. (2012). Влияние магнитного поля на упругие свойства анизотропных магнитореологических эластомеров. J. Ind. Eng. хим. 18, 1666–1669.doi: 10.1016/j.jiec.2012.03.006

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чай, А.Б., Веррон, Э., Андрияна, А., и Йохан, М.Р. (2013). Эффект Маллинза в набухшей резине: экспериментальное исследование и конструктивное моделирование. Полим. Тест 32, 748–759. doi: 10.1016/j.polymertesting.2013.03.006

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чен, П., Бай, X. X., Цянь, Л. Дж., и Чой, С. Б. (2018). Подход к моделированию гистерезиса, основанный на функции формы и механизме памяти. IEEE/ASME Trans. Мехатроника 23, 1270–1278. doi: 10.1109/ТМЕЧ.2018.2833459

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Диани, Дж., Файоль, Б., и Гилормини, П. (2009). Обзор эффекта Маллинза. евро. Полим. Дж. 45, 601–612. doi: 10.1016/j.eurpolymj.2008.11.017

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Домингес, А., Седагати, Р., и Стихару, И. (2004). Моделирование явления гистерезиса магнитореологических демпферов. Умный мастер. Структура 13:1351. дои: 10.1088/0964-1726/13/6/008

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Дорфманн, А., и Огден, Р.В. (2005). Конструктивная модель эффекта Маллинза с постоянным отверждением в резине, армированной частицами. Междунар. J. Структура твердых тел. 42, 4909–4910. doi: 10.1016/j.ijsolstr.2004.12.001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Дроздов А.Д. (2009). Эффект Маллинза в полукристаллических полимерах. Междунар. J. Структура твердых тел. 46, 3336–3345. doi: 10.1016/j.ijsolstr.2009.05.001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Feng, J.B., Xuan, S.H., Liu, T.X., Ge, L., Yan, L.X., Zhou, H., et al. (2015). Зависимый от предварительного напряжения механический отклик магнитореологических эластомеров. Умный мастер. Структура 24:085032. дои: 10.1088/0964-1726/24/8/085032

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Фу, Дж., Ли, П.Д., Ван, Ю., Ляо, Г.Ю. и Ю. М. (2016). Безмодельное нечеткое управление магнитореологической системой виброизоляции из эластомера: анализ и экспериментальная оценка. Умный мастер. Структура 25:035030. дои: 10.1088/0964-1726/25/3/035030

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ган, С. К., Ву, З. Л., Сюй, Х. Л., Сун, Ю. Х., и Чжэн, К. (2016). Вязкоупругие свойства геля сажи, извлеченного из смесей натурального каучука с высоким содержанием наполнителей: понимание эффекта Пейна. Макромолекулы 49, 1454–1463.doi: 10.1021/acs.macromol.5b02701

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ge, L., Xuan, S.H., Liao, GJ, Yin, T.T., and Gong, X.L. (2015). Эластичный полиуретановый губчатый армированный магнитореологический материал с улучшенными механическими свойствами. Умный мастер. Структура 24:037001. дои: 10.1088/0964-1726/24/3/037001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Гонг, С.Л., Чжан, X.Z., и Чжан, П.К. (2005). Изготовление и характеристика изотропных магнитореологических эластомеров. Полим. Тест 24, 669–676. doi: 10.1016/j.polymertesting.2005.03.015

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Гундерманн, Т., и Оденбах, С. (2014). Исследование движения частиц в магнитореологических эластомерах методом X-mu CT. Умный мастер. Структура 23:105013. дои: 10.1088/0964-1726/23/10/105013

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хэнсон, Д. Э., Хоули, М., Хоултон, Р., Читанвис, К., Рэй, П., Орлер, Э. Б., и другие. (2005). Эксперименты по смягчению напряжения в наполненном диоксидом кремния полидиметилсилоксане дают представление о механизме эффекта Маллинза. Полимер 46, 10989–10995. doi: 10.1016/j.polymer.2005.09.039

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Генрих Г. и Круппель М. (2002). Последние достижения в теории образования сетки наполнителя в эластомерах. Наполненные эластомеры Drug Deliv. Сист. 160, 1–44. дои: 10.1007/3-540-45362-8_1

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хоанг, Н., Zhang, N., Li, WH, and Du, H. (2013). Разработка гасителя крутильных колебаний с использованием магнитореологического эластомера для снижения вибрации испытательного стенда трансмиссии. Дж. Интел. Матер. Сист. Структура 24, 2036–2044 гг. дои: 10.1177/1045389X13489361

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Юнг, Х.С., Квон, С.Х., Чой, Х.Дж., Юнг, Дж.Х., и Ким, Ю.Г. (2016). Композитный эластомер магнитного карбонильного железа/натурального каучука и его магнитореология. Композ.Структура 136, 106–112. doi: 10.1016/j.compstruct.2015.10.008

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Кашима С., Миясака Ф. и Хирата К. (2012). Новый мягкий привод с использованием магнитореологического эластомера. IEEE Trans. Магн. 48, 1649–1652. doi: 10.1109/TMAG.2011.2173669

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Крамаренко Е.Ю., Чертович А.В., Степанов Г.В., Семисалова А.С., Макарова Л.А., Перов Н.С., и соавт. (2015).Магнитный и вязкоупругий отклик эластомеров с магнитотвердым наполнителем. Умный мастер. Структура 24:035002. дои: 10.1088/0964-1726/24/3/035002

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Краус, Г. (1984). Механические потери в сажонаполненных резинах. Заяв. Полим. Симп. 39, 75–92.

Академия Google

Ли, Дж. Ф., и Гонг, С. Л. (2008). Динамическое демпфирование магнитореологического эластомера. J. Cent. Южный ун-тТехнол. 15, 261–265. doi: 10.1007/s11771-008-0359-2

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ли Р. и Сун Л. З. (2011). Динамико-механическое поведение магнитореологических нанокомпозитов, наполненных углеродными нанотрубками. Заяв. физ. лат. 99:131912. дои: 10.1063/1.3645627

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ли, У. Х., и Накано, М. (2013). Изготовление и характеристика магнитореологических эластомеров на основе ПДМС. Умный мастер.Структура 22:055035. дои: 10.1088/0964-1726/22/5/055035

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Мачадо, Г., Шаньон, Г., и Фавье, Д. (2012). Индуцированная эффектом Маллинза анизотропия в наполненном силиконовом каучуке. Мех. Матер. 50, 70–80. doi: 10.1016/j.mechmat.2012.03.006

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Мира, А. П., Саид, С., Гроэнс, Ю., и Томас, С. (2009). Нелинейное вязкоупругое поведение нанокомпозитов натурального каучука, наполненных диоксидом кремния. J. Phys. хим. C 113, 17997–18002. дои: 10.1021/jp18

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Мерабия С., Сотта П. и Лонг Д. Р. (2008). Микроскопическая модель армирования и нелинейного поведения наполненных эластомеров и термопластичных эластомеров (эффекты Пейна и Маллинза). Макромолекулы 41, 8252–8266. дои: 10.1021/ma8014728

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ню, К. Г., Донг, X. Ф., и Ци, М.(2015). Улучшенные электрореологические свойства эластомеров, содержащих частицы ядро-оболочка TiO 2 /мочевина. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 7, 24855–24863. doi: 10.1021/acsami.5b08127

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Огден Р.В. и Роксбург Д.Г. (1999). Псевдоупругая модель эффекта Маллинза в наполненной резине. Проц. Р. Соц. Математика. физ. англ. науч. 455, 2861–2877. doi: 10.1098/rspa.1999.0431

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Папон, А., Merabia, S., Guy, L., Lequeux, F., Montes, H., Sotta, P., et al. (2012). Уникальное нелинейное поведение нанонаполненных эластомеров: от начала деформационного разупрочнения до сдвиговых деформаций большой амплитуды. Макромолекулы 45, 2891–2904. дои: 10.1021/ma202278e

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Пейн, Арканзас (1962). Динамические свойства вулканизатов натурального каучука, насыщенных техническим углеродом. Часть I. J. Appl. Полим. Наука . 6, 57–64. doi: 10.1002/прил.1962.070061906

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Пейн, Арканзас (1967). Динамические свойства вулканизатов натурального каучука ПБНА. J. Appl. Полим. Sci 11, 383–388. doi: 10.1002/прил.1967.070110306

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Поннамма Д., Садасивуни К.К., Странковски М., Молденерс П., Томас С. и Гроэнс Ю. (2013). Взаимосвязанная память формы и эффект Пейна в нанокомпозитах полиуретан/оксид графена. RSC Adv. 3, 16068–16079. дои: 10.1039/c3ra41395k

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ци, Х.Дж., и Бойс, М.К. (2005). Напряженно-деформационное поведение термопластичных полиуретанов. Мех. Матер. 37, 817–839. doi: 10.1016/j.mechmat.2004.08.001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Qi, S., Guo, H.Y., Chen, J., Fu, J., Hu, C.G., Yu, M., et al. (2018а). Магнитореологические эластомеры позволили создать высокочувствительный трибосенсор с автономным питанием для обнаружения магнитного поля. Наноразмеры 10, 4745–4752. дои: 10.1039/C7NR09129J

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ци, С., Ю, М., Фу, Дж., Чжу, М., Се, Ю. П., и Ли, В. (2018b). Магнитореологический эластомер на основе смеси полимеров EPDM/MVQ с хорошей термостабильностью и механическими характеристиками. Мягкая материя. 14, 8521–8528. дои: 10.1039/C8SM01712C

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Цяо, X.Y., Лу, X.S., Li, W.H., Chen, J., Gong, X.L., Yang, T., et al. (2012). Микроструктура и магнитореологические свойства термопластичных магнитореологических эластомерных композитов, содержащих модифицированные частицы карбонильного железа и поли(стирол-b-этилен-этиленпропилен-b-стирол) матрицу. Умный мастер. Структура 21:115028. дои: 10.1088/0964-1726/21/11/115028

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Qu, L.L., Wang, L.J., Xie, X.M., Yu, G.Z., and Bu, S.H. (2014). Вклад взаимодействия диоксида кремния и каучука в вязкоупругие свойства модифицированных бутадиен-стирольных каучуков, полимеризованных в растворе (MS-SBR), наполненных диоксидом кремния. RSC Adv. 4, 64354–64363. дои: 10.1039/C4RA09492A

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Шен, Ю., Голнараги, М.Ф., и Хепплер, Г.Р. (2004). Экспериментальные исследования и моделирование магнитореологических эластомеров. Дж. Интел. Матер. Сист. Структура 15, 27–35. дои: 10.1177/1045389X04039264

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Сорокин В.В., Экер Э., Степанов Г.В., Шамонин М., Монкман Г.Ю., Крамаренко Е.Ю., и другие. (2014). Экспериментальное исследование эффекта Пейна, усиленного магнитным полем, в магнитореологических эластомерах. Мягкая материя. 10, 8765–8776. дои: 10.1039/C4SM01738B

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Сорокин В.В., Степанов Г.В., Шамонин М., Монкман Г.Дж., Хохлов А.Р., Крамаренко Е.Ю. (2015). Гистерезис вязкоупругих свойств и нормальной силы в магнито- и механически мягких магнитоактивных эластомерах: влияние состава наполнителя.амплитуда деформации и магнитное поле. Полимер 76, 191–202. doi: 10.1016/j.polymer.2015.08.040

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Степанов Г.В., Абрамчук С.С., Гришин Д.А., Никитин Л.В., Крамаренко Е.Ю., Хохлов А.Р. (2007). Влияние однородного магнитного поля на вязкоупругое поведение магнитных эластомеров. Полимер 48, 488–495. doi: 10.1016/j.polymer.2006.11.044

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Степанов Г.В., Чертович А.В., Крамаренко Е.Ю. (2012). Магнитореологические и деформационные свойства магнитоуправляемых эластомеров с магнитотвердым наполнителем. Дж. Магн. Магн. Матер. 324, 3448–3451. doi: 10.1016/j.jmmm.2012.02.062

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ван, Ю., Гонг, С. Л., Ян, Дж., и Сюань, С. Х. (2014). Улучшение динамических свойств МРЭ при циклическом нагружении за счет введения наночастиц карбида кремния. Индивидуальный инж. хим.Рез. 53, 3065–3072. дои: 10.1021/ie402395e

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ван Ю., Сюань С. Х., Донг Б., Сюй Ф. и Гонг С. Л. (2016). Зависимый от стимулов импеданс проводящих магнитореологических эластомеров. Умный мастер. Структура 25:025003. дои: 10.1088/0964-1726/25/2/025003

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Уэббер, Р. Э., Кретон, К., Браун, Х. Р., и Гонг, Дж. П. (2007). Большой гистерезис деформации и эффект Маллинса жестких гидрогелей с двойной сеткой. Макромолекулы 40, 2919–2927. дои: 10.1021/ma062924y

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Вэй, Б., Гонг, С. Л., и Цзян, В. К. (2010). Влияние свойств полиуретана на механические характеристики магнитореологических эластомеров. J. Appl. Полим. науч. 116, 771–778. doi: 10.1002/прил.31474

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ву, Дж. К., Гонг, С. Л., Фань, Ю. К., и Ся, Х. С. (2010). Анизотропный полиуретановый магнитореологический эластомер, полученный путем поликонденсации in situ в магнитном поле. Умный мастер. Структура 19:105007. дои: 10.1088/0964-1726/19/10/105007

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ву, Дж. К., Гонг, С. Л., Фань, Ю. К., и Ся, Х. С. (2012). Улучшение магнитореологических свойств полиуретанового магнитореологического эластомера путем пластификации. J. Appl. Полим. науч. 123, 2476–2484. doi: 10.1002/прил.34808

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Сянь-Сюй, Б., Фей-Лонг, К., и Пэн, К.(2019). Резисторно-конденсаторная (RC) операторная модель гистерезиса для магнитореологических (MR) демпферов. Мех. Сист. Сигнал. Процесс. 117С, 157–169. doi: 10.1016/j.ymssp.2018.07.050

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Xing, Z.W., Yu, M., Fu, J., Wang, Y., and Zhao, L.J. (2015). Прототип многослойной магнитореологической эластомерной опоры для смягчения сейсмических воздействий пролетных строений мостов. Дж. Интел. Матер. Сист. Структура 26, 1818–1825 гг. дои: 10.1177/1045389С15577654

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Xing, Z.W., Yu, M., Sun, S.S., Fu, J., and Li, W.H. (2016). Гибридная магнитореологическая эластомерно-жидкостная изолирующая опора (MRE-F): разработка и экспериментальная проверка. Умный мастер. Структура 25:015026. дои: 10.1088/0964-1726/25/1/015026

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Сюй Ю. Г., Гонг С. Л., Сюань С. Х., Чжан В. и Фань Ю. К. (2011). Высокоэффективный магнитореологический материал: приготовление, характеристика и свойства магнитно-механической связи. Мягкая материя 7, 5246–5254. дои: 10.1039/c1sm05301a

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Сюй Ю. Г., Ляо Г. Дж., Чжан С. Ю., Ван К. и Лю Т. X. (2016). Переход от разупрочнения к упрочнению при циклическом нагружении магнитным полем для магниточувствительных полимерных гелей. Заяв. физ. лат. 108:161902. дои: 10.1063/1.4947131

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ян Дж., Гонг С. Л., Дэн Х.X., Цинь, Л.Дж., и Сюань, С.Х. (2012). Исследование механизма демпфирования магнитореологических эластомеров. Умный мастер. Структура 21:125015. дои: 10.1088/0964-1726/21/12/125015

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Yang, J., Gong, X.L., Zong, L.H., Peng, C., and Xuan, S.H. (2013). Магнитореологический эластомер, усиленный карбидом кремния: получение и механические свойства. Полим. англ. науч. 53, 2615–2623. doi: 10.1002/пер.23529

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ян П.Г., Ю М. и Фу Дж. (2016). Многостенные углеродные нанотрубки с никелевым покрытием улучшают магнитореологические характеристики магнитореологического геля. Дж. Нанопарт. Рез. 18:61. doi: 10.1007/s11051-016-3370-9

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ю, М., Фу, Дж., Джу, Б. X., Чжэн, X., и Чой, С. Б. (2013). Влияние рентгеновского излучения на свойства магнитореологических эластомеров. Умный мастер. Структура 22:125010. дои: 10.1088/0964-1726/22/12/125010

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ю М., Ци С., Фу Дж., Ян П. А. и Чжу М. (2015a). Получение и характеристика нового магнитореологического эластомера на основе матрицы ВПС из полиуретана/эпоксидной смолы. Умный мастер. Структура 24:045009. дои: 10.1088/0964-1726/24/4/045009

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ю, М., Ци, С., Фу, Дж., и Чжу, М.(2015с). Высокодемпфирующий магнитореологический эластомер с двунаправленным модулем магнитного контроля для потенциального применения в сейсмологии. Заяв. физ. лат. 107:111901. дои: 10.1063/1.4931127

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ю М., Ян П., Фу Дж., Лю С. и Ци С. (2016). Изучение особенностей магниточувствительных поглощающих электромагнитные волны свойств магнитореологических эластомеров. Умный мастер. Структура 25:085046. дои: 10.1088/0964-1726/25/8/085046

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ю М., Чжу М., Фу Дж., Ян П. А. и Ци С. (2015b). Диморфный магнитореологический эластомер, содержащий наночастицы Fe, модифицированные частицами карбонильного железа: получение и характеристика. Умный мастер. Структура 24:115021. дои: 10.1088/0964-1726/24/11/115021

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ю, Ю., Ли, Ю., Ли, Дж., и Гу, X. (2016). Гистерезисная модель динамического поведения магнитореологического изолятора на основе эластомера. Умный мастер. Структура 25:055029. дои: 10.1088/0964-1726/25/5/055029

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Механический гистерезис в актиновых сетях

Понимание реакции сложных материалов на внешнее воздействие играет центральную роль в различных областях, от материаловедения до биологии. Здесь мы описываем новый тип механической адаптации в сшитых сетях F-актина, повсеместно распространенного белка, обнаруженного в эукариотических клетках.Мы показываем, что напряжение сдвига изменяет нелинейную механическую реакцию сети даже спустя долгое время после того, как это напряжение снято. Продолжительность, величина и направление форсирующей истории изменяют эту механическую реакцию. Пока механический гистерезис долговечен, его можно просто стереть приложением силы в противоположном направлении. Далее мы показываем, что наблюдаемая механическая адаптация согласуется с зависящими от напряжения изменениями в нематическом порядке составляющих нитей. Таким образом, этот механический гистерезис возникает из-за изменений нелинейного отклика, возникающего из-за вызванных напряжением изменений ориентации нити.Это демонстрирует, что сети F-актина могут проявлять аналоговые механические гистерезисные свойства чтения-записи, которые можно использовать для адаптации к механическим раздражителям.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте еще раз?

Гистерезис и его влияние на характеристику механических свойств подвесных однослойных молибден-дисульфидных листов

Явление гистерезиса часто возникает при наноиндентировании двумерных (2D) материалов, которое обычно считается исключенным из характеристики упругих свойств из-за несовершенного упругого поведения.Однако основной механизм гистерезиса и его влияние на характеристику механических свойств двумерных материалов остаются неясными. Циклические нагрузки воздействуют на суспендированные монослойные пленки дисульфида молибдена (MoS 2 ) в экспериментах по наноиндентированию с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ). Петли упругого гистерезиса наблюдаются для большинства кривых сила-перемещение. Трение/износ между кремниевым наконечником АСМ и монослоем MoS 2 считается преобладающим по сравнению с трением между монослоем и подложкой из диоксида кремния после анализа, как определено с использованием моделирования методом конечных элементов (МКЭ). .Кривые нагрузка-перемещение вместо кривых разгрузки использовались для вывода упругих механических свойств с использованием модифицированного уравнения регрессии. Среднее значение полученного модуля Юнга монослоя MoS 2 , E равно 209 ± 18 ГПа, что близко к значению собственной жесткости, предсказанному расчетом из первых принципов. Наши результаты подтвердили, что не обязательно исключать данные образцов с гистерезисным поведением для характеристики упругих свойств 2D-материалов.Кроме того, все листы образцов были окончательно просверлены, и среднее значение разрушающего напряжения σ max составляет 36,6 ± 0,9 ГПа, определенное с использованием значения радиуса изношенного наконечника. Кроме того, влияние силы нагрузки и формы/размера подвешенных листов монослоя MoS 2 на поведение гистерезиса при двумерном наноиндентировании также было проанализировано и обсуждено, демонстрируя интересные тенденции. Наши результаты служат ориентиром для характеристики механических свойств двумерных материалов с использованием наноиндентирования АСМ и экспериментальных образцов с поведением упругого гистерезиса.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте еще раз?

Механический гистерезис | Научный.Net

Авторы: Ракдио Муангма, Канитта Супаван

Аннотация: В этой презентации основное внимание уделяется высокочастотным циклическим измерениям, которые можно использовать для минимизации эффекта механического гистерезиса.В этом эксперименте условия исследования включали периоды циклической нагрузки, которые варьировались следующим образом: 1500, 1250, 1000 и 500 отсчетов за период, а временной интервал между периодами циклической нагрузки был установлен равным 1 часу. После модификации процедуры было обнаружено, что линейность характеристической кривой при условии 500 отсчетов за период проявляется более четко, чем случайная. Наконец, связь между активной весовой нагрузкой (AWL) и весовой нагрузкой (WL) выяснена с помощью характеристических кривых, в то время как циклическое измерение AWL представлено в диапазоне: 7.от 0 до 110,0 Н, которые были выставлены с использованием графического пользовательского интерфейса (GUI) соответственно.

57

Аннотация: Использование подшипников и зубчатых передач является наиболее распространенным способом преобразования импульса в механике, однако их модульные применения, а именно – подшипники в качестве опор и зубчатые передачи в качестве передач имеют взаимоисключающие недостатки.В данной статье анализируются соединения подшипников качения и зубчатых передач в единое целое, их типы, различия и варианты параметров, преимущества таких конструкций, использование их узлов и способы реализации.

104

Авторы: Ай Го Чжоу, М. В. Барсум

Аннотация: MAX-фазы, включая Ti3SiC2, Ti2AlC и т. д., представляют собой поддающиеся механической обработке тройные карбиды или нитриды с превосходными свойствами.Эти материалы, однако, имеют очевидную нелинейную упругую деформацию из-за нанослоистой кристаллической структуры. Кривые растяжения при циклической нагрузке-разгрузке имеют очевидные петли гистерезиса. Из-за этого механического гистерезиса деформация MAX-фаз в один момент времени не определяется только напряжением, приложенным к образцу в этот момент. Здесь введено влияние размера зерна, химического состава и пористости на нелинейно-упругую деформацию. Из-за двух свойств этого гистерезиса: стирания и конгруэнтности классическая гистерезисная математическая модель (модель Прейзаха-Майергойца, модель П-М) может быть применена для расчета деформации MAX-фаз после любой сложной истории деформации.

149

Авторы: Аста Рихтер, Бодо Вольф, Джозеф БельБруно

519

Механический гистерезис дисперсий коллоидного кремнезема

Цитата
Голт, Закари Аарон.2021. Механический гистерезис дисперсий дымящегося кремнезема. Докторская диссертация, Высшая школа искусств и наук Гарвардского университета.

Аннотация
Мягкие материалы часто проявляют механические свойства, которые зависят от прошлой истории деформации материала. Такой механический гистерезис может возникать из-за состава и структуры материала, которые могут перестраиваться и/или деформироваться при деформации. Коллоидные дисперсии твердых, обычно сферических частиц, в сплошной текучей среде широко исследовались в последние десятилетия; Напротив, поведению дисперсий разветвленных агрегатов наночастиц, таких как прозрачный коллоидный кремнезем (используемый для загущения жидкостей и усиления резиновых шин) и непрозрачной сажи, уделялось сравнительно меньше внимания, несмотря на их значительную практическую важность.Тем не менее сильно несферическая структура этих агрегатов существенно увеличивает механический гистерезис включающих их дисперсий. Поэтому, чтобы исследовать структурные причины механического гистерезиса в разветвленных агрегатах наночастиц, я создал модельную систему, состоящую из прозрачных дисперсий коллоидного кремнезема, диспергированных либо в жидком PDMS, либо в минеральном масле, которые соответствуют показателю преломления частиц. Я исследовал их реологическое поведение с помощью реометра с регулируемой деформацией в зависимости от объемной доли кремнезема, амплитуды колебательной деформации и частоты колебаний.Я обнаружил, что повторная колебательная сдвиговая деформация при низких амплитудах деформации в режиме линейного отклика приводит к постепенному увеличению модуля накопления плато, тогда как деформации при более высоких амплитудах деформации в режиме нелинейного отклика вызывают выраженное уменьшение модуля накопления плато, а также как локальный провал в модуле потерь вблизи деформации повторяющейся деформации: «деформационная дыра». Я измерил напряжение как функцию деформации и обнаружил, что эволюция от цикла к циклу зависит от максимальной амплитуды деформации, образцов, при этом наиболее яркие изменения происходят в первом цикле деформирования для амплитуд деформации в режиме нелинейного отклика.Эти отличительные черты сохраняются в диапазоне объемных долей кремнезема и, вероятно, возникают из-за неоднородного распада связанной сети частиц. Наконец, я охарактеризовал трехмерную структуру этих дисперсий коллоидного кремнезема с помощью конфокальной флуоресцентной микроскопии, которая позволила напрямую визуализировать агрегаты наночастиц в этих системах.

Условия эксплуатации
Эта статья доступна в соответствии с положениями и условиями, применимыми к другим публикуемым материалам, изложенным по адресу http://nrs.harvard.edu/urn-3:HUL.InstRepos:dash.current.terms-of-use#LAA
Цитируемая ссылка на эту страницу
https://nrs.harvard.edu/URN-3:HUL.INSTREPOS:37370203

«Наномеханические тесты» Кристофа Тромаса, Вильгенса Сильвена и др.

Титул

Механический гистерезис МАХ-фазы Ti2AlN: исследование наномеханических испытаний

Авторы

TROMAS TROMAS , Институт PPPRIME — Université de Peieters, ФРАНЦИЯ Выполните

3 Wilgens Sylvain , Институт PPPRIME, Франция Anne Joulain , Институт PPRIME, Франция

3 Ludovic Thilly , Институт PPRIME , Франция
Патрик Вильшез , Institut Pprime, Франция
Марк Легро , CEMES, Тулуза, Франция

Даты конференции

1-6 октября 2017 г.

Аннотация
Фазы

MAX представляют собой нанопластинчатые тройные карбиды и нитриды с гексагональной кристаллографической структурой.Эти материалы сочетают в себе несколько свойств металлов и керамики, что дает им большой потенциал для технологических применений. Их механические свойства характеризуются высокой жесткостью и относительно низким пределом текучести. Более того, испытания на деформацию МАХ-фаз обнаруживают механический гистерезис. В макроскопическом масштабе в поликристаллических образцах несколько исследований показали, что такое поведение может быть связано с передачей нагрузки от зерна к зерну. Однако механический гистерезис наблюдается и в монокристаллах.

В этой работе механический гистерезис и пластичность МАХ-фазы Ti 2 AlN были изучены в небольшом масштабе с использованием тестов наноиндентирования со сферическим наконечником и тестов на сжатие микростолбиков. В обоих случаях к отдельным зернам применялись циклические нагрузки для различных кристаллографических ориентаций, ранее определенных методом EBSD. Эти циклические нагрузки с частичными разгрузками (см. рис. 1) показали одинаковое поведение в тестах на вдавливание и в тесте на сжатие микростолбиков.В обоих случаях кривые разгрузки демонстрируют упругое поведение с последующим пластическим восстановлением при низкой нагрузке. Кроме того, этот механический гистерезис связан с кристаллографической ориентацией, поскольку показано, что энергия, рассеиваемая во время циклов, минимальна, когда базисная плоскость перпендикулярна или параллельна оси вдавливания (или сжатия).

Пожалуйста, нажмите Дополнительные файлы ниже, чтобы увидеть полную аннотацию.

Рекомендуемая ссылка

Кристоф Тромас, Вильгенс Сильвен, Энн Жулен, Людовик Тилли, Патрик Вильшез и Марк Легро, «Механический гистерезис МАХ-фазы Ti2AlN: исследование наномеханических испытаний» в «Наномеханические испытания в исследованиях и разработках материалов VI», Карстен Дерст , Технический университет Дармштадта, Германия Ред., ECI Серия симпозиумов (2017).

0 comments on “Механический гистерезис: Механический гистерезис — это… Что такое Механический гистерезис?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.