一种描述磁流变弹性体滞回特性的分数阶导数改进Bouc−Wen模型

摘要：

为了准确表征大范围应变幅值、激励频率和磁场下磁流变弹性体(Magnetorheological elastomer,MRE)的力学行为,本文引入黏弹性分数阶导数,提出一种描述磁流变弹性体滞回特性的分数阶导数改进Bouc?Wen模型.分析了各向同性与异性MRE的微观形貌特征,对MRE进行了性能试验,研究发现,MRE的储能和损耗模量随着应变幅值(0～100％)增大先不变后减小,随着频率(0～100 Hz)增大而增大,随着磁场(0～545 mT)增大而增大.在此基础上,基于分数阶导数提出改进Bouc?Wen模型,在Simulink软件中建立仿真模型,利用Oustaloup滤波器算法对分数阶导数项近似计算,对比分析验证了改进模型的有效性,各工况下仿真数据和试验数据的吻合度均高于98％.结果表明:改进Bouc?Wen模型能准确地模拟MRE应力应变滞回曲线,拟合精度较Bouc?Wen模型明显提升,改进模型在较宽的应变幅值、频率和磁场范围内是准确有效的,为实现MRE的工程应用打下基础.

关键词：磁流变弹性体;性能试验;分数阶导数;本构模型;滞回特性

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分类号：TB381(工程材料学)

资助基金：国家重点研发计划资助项目;国家自然科学基金资助项目;石家庄铁道大学国家重点实验室开放基金资助项目;河北省研究生创新资助项目;河北省教育厅科学技术青年基金资助项目

在线出版日期：2022-01-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：389-401