Selected magnetomechanical properties of magnetorheological elastomers with thermoplastic matrices

• Autorzy: Kaleta J. , Królewicz M. , Lewandowski D. , Przybylski M. , Zając P.

Warianty tytułu

PL

Wybrane właściwości magnetomechaniczne kompozytów magnetoreologicznych o osnowie z polimerów termoplastycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The goal of the paper is to present the process of preparing magnetorheological composite materials with thermoplastic matrices called magnetorheological elastomers (MRE) and the possibilities of modelling them using Kevin-Voight relations. At the beginning, the MRE components are presented: a specific thermoplastic elastomer matrix material and ferromagnetic fillers. Both polymer and iron particles are mixed together in specific proportions on the basis of of calculations of the Critical Particle Volume Concentration. Moreover, the method of mixing and the process parameters are described in this paper as they are crucial to achieve the desired structure of the composite. The next important step in testing the MR elastomer is preparation of the sample. At the beginning, the material samples are cut and mounted in such away as to be able to test the influence of magnetic and mechanical fields. Such material is cut into pieces and glued between claddings that support it during testing. The material is put simultaneously under the influence of a high temperature and pressure in a magnetic field in order to achieve an anisotropic structure. Tests performed on a hydraulic pulsator MTS allowed us to expose the MRE to various conditions, which gives better understanding of the behaviour of the material. On the basis of the results, it is possible to observe the viscous and elastic properties of the material and thanks to that, model it and simulate its behaviour, which is presented at the end of this paper.

PL

Celem pracy jest przedstawienie procesu przygotowania, badania i modelowania kompozytowych materiałów magnetoreologicznych z termoplastyczną osnową nazywanych magnetoreologicznymi elastomerami (MRE). Zaprezentowano proces wykonywania z wykorzystaniem konkretnych typów materiału osnowy elastomeru termoplastycznego i wypełniacza ferromagnetycznego. Zarówno polimer, jak i cząstki żelaza są mieszane ze sobą w określonych proporcjach ustalonych na podstawie obliczeń. Procesy mieszania i polaryzowania zostały pokazane, ponieważ mają zasadnicze znaczenie dla osiągnięcia pożądanej struktury kompozytu. Kolejnym ważnym krokiem było przygotowanie próbek i ich badanie. Próbki materiału były wycinane oraz mocowane w taki sposób, by uzyskać możliwość badania wpływu pola magnetycznego i mechanicznego. Tworzono strukturę próbki z dwóch elementów materiału i trzech elementów mocujących. Wykorzystywano technikę klejenia. Taki sposób mocowania umożliwił badanie w stanie zbliżonym do czystego ścinania. Próbki po przygotowaniu badano na przystosowanym do tego stanowisku, na którym możliwe było realizowanie cyklicznych obciążeń. Wyniki badań realizowano w postaci rejestracji sygnałów naprężenia i odkształcenia dla zadanej wartości zewnętrznego pola magnetycznego. Na podstawie wyników możliwe było zaobserwowanie lepkich i sprężystych właściwości materiału. Z wykorzystaniem prostego modelu materiału Kevina-Voight wykonano próbę zamodelowania badanego materiału. Wyznaczono wartości parametrów modelu dla poszczególnych pętli histerezy. Zaprezentowano porównanie pętli rzeczywistych i obliczonych na podstawie modelu.

Słowa kluczowe

EN

smart magnetic materials; magnetomechanical cross-effects; viscoelastic model; magnetorheological composites

PL

materiały magnetyczne Smart; efekty krzyżowo magnetomechaniczny; model lepkosprężysty; kompozyty magnetoreologiczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 12, nr 3
• Strony: 210--215
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kaleta J.

autor

Królewicz M.

autor

Lewandowski D.

autor

Przybylski M.

autor

Zając P.

• Wroclaw University of Technology, Institute of Materials Science and Applied Mechanics, ul. Wybrzeze Wyspianskiego 27, 50-370 Wroclaw, Poland,

Bibliografia

• [1] Carlson J.D., Jolly M.R., MR fluid, foam and elastomer devices, Mechatronics 2000, 10, 555-569.
• [2] Lokander M., Performance of Magnetorheological Rubber Materials. PhD thesis, KTH, Stockholm 2004.
• [3] Kallio M., The elastic and damping properties of magnetorheological elastomers. PhD thesis, VTT, Finland 2005.
• [4] Zajac P., Kaleta J., Lewandowski D., Gasparowicz A., Isotropic magnetorheological elastomers with thermoplastic matrices: structure, damping properties and testing, Smart Materials and Structures 2010, 19, 045014.