磁流变液(Magneto-rheological fluid,MRF)是一种对磁场敏感、性能可控的新型智能材料。由于其众多优异的性能得到越来越广泛的应用,同时也存在一些难以克服的缺点,所以一直以来都是智能材料领域的研究热点。对材料而言,微观结构决定其宏观性能,为了更好的发挥其宏观力学性能,就必须对其微观结构有更加全面的了解和深入的认识。近年来,研究者们针对磁流变液开展了多方面的研究并取得了一定的研究成果,但是由于磁流变液有着丰富的微观结构形态,使其特性极其复杂。因此有必要对磁流变液在静态磁场下的微观结构和其在剪切状态下的链化过程以及主要影响因素进行研究。研究结果可用于优化磁流变液的微观结构、改进其制备方法、设计高性能磁流变液器件、拓展其更广阔的工作领域。本课题从微观的角度分析磁流变液的链化过程,通过链化机理分析、数值模拟和实验观测三方面展开研究。首先,根据场致偶极矩理论详细阐明了磁流变液的链化机理,对其在磁场作用下成链状结构作了详细的理论阐述,并基于偶极子理论推导出磁性颗粒在磁场下的作用力模型及链化过程中磁性颗粒的受力模型。其次,基于牛顿第二定律建立了颗粒运动的动力学模型,对磁性颗粒的磁力、排斥力和粘性阻力进行分析;运用有限差分数值计算方法中的速度-Verlet算法,通过Matlab编程模拟了不同影响因素下磁流变液的静态微观结构链化过程以及剪切作用力下的动态链化过程。同时自主研发了静态观测装置和剪切观测装置,实验观测其在不同影响因素下的微观结构链化形态,并归纳出磁流变液在剪切力的作用下的微观结构的动态链化规律。最后,建立合理的对比指标,对数值模拟结果与实验观测结果进行分析,得出数值模拟可以有效地模拟磁流变液的微观结构链化过程,对磁流变液的实际应用具有指导意义。