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磁流变弹性体(Magnetorheological elastomer,MRE)膜是一种薄膜状的MRE,其属于智能材料的范畴。传统MRE主要是通过在橡胶基体中掺杂铁磁性颗粒制备而成,其具有刚度可控,机械性能优异等特点,常被应用于减振隔振,地震防护等领域。在实际工程应用中,加载MRE时常会对MRE产生一定的预应力,然而目前对此工况下MRE的性能研究还处于空白。此外,由于传统MRE的厚度较厚,其可拉伸性和可弯曲性都较差,不利于MRE在某些特定领域的应用。因此,研究者研制出一种薄膜状的MRE——MRE膜,该材料具有优异的可拉伸性,可弯曲性和磁控特性。本文利用实验方法研究了 MRE膜的全场磁控变形,深入研究了 MRE膜的吸声性能,设计了基于MRE膜的致动器,初步探索了 MRE膜的智能应用。本文主要的研究内容如下:1.研究了不同CIP含量MRE在预应力作用下的力学性能,通过理论推导提出了 MRE力学性能的机理模型。随着预应力的增加,MRE的零场模量、磁致模量和最大模量都呈现先增加到最大值然后再减小的趋势,这个过程中MRE与转子的接触可以分为三个区间,即非完全接触区间、完全接触区间和过载区间。对于完全接触区间,施加预应力可以改变颗粒间距,从而改变MRE的宏观力学性能。为了研究MRE在完全接触区间的力学性能,基于理论推导,提出了 MRE在完全接触区间的力学模型,该模型与实验结果吻合较好,利用该模型能够预测MRE在完全接触区间的力学性能。2.利用数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)和激光多普勒测速(Laser Doppler velocimetry,LDV)方法研究了 MRE膜在自由和固定边界条件下的变形特征。研究发现,MRE膜在自由和固定边界条件下的变形分别呈月牙状和碗状,当撤去磁场时,MRE膜能够迅速恢复到初始状态。DIC与LDV方法所得结果基本一致,当电流为1 A、2 A和3 A时,其最大变形分别为0.10 mm、0.33 mm和0.63 mm。利用有限元分析方法粗略计算了 MRE膜在3 A电流下的内应力和内应变,其最大值分别为33 kPa和2.3%,研究表明MRE膜的变形仍处于弹性变形范围内,其变形稳定可控。3.研制了 MRE 膜吸声结构(MRE 膜-based sound absorbing structure,MRE膜-SSS),利用DIC方法分析了 MRE膜-SSS中MRE膜的变形特征,并进一步研究了 MRE膜-SSS的吸声性能。电流越大,MRE膜的变形越大,MRE膜-SSS 的最大吸声频率(Maximum sound absorption frequency,MSAF)也越大。增加CIP含量能够增强MRE膜在磁场下的变形能力,同时增强MRE膜-SSS的MSAF受磁场改变的能力。在不加电流情况下,增加CIP含量能够有效减小MRE膜-SSS的MSAF。减小薄膜厚度能增强MRE膜-SSS的MSAF受磁场改变的能力。同时薄膜厚度越小,MRE膜-SSS的MSAF和最大吸声系数均越大。4.利用MRE膜和聚偏氟乙烯(PVDF)膜研制了薄膜状的MRE膜致动器,研究了其磁-力-电耦合性能,通过理论推导建立了其磁-力-电耦合模型,并设计了基于MRE膜致动器的智能抓手。MRE膜致动器对振幅非常敏感且重复性好。实验和理论研究表明,MRE膜致动器的纯弯曲感应电荷与PVDF膜的变形角度呈正比关系。利用MRE膜致动器研制的智能抓手能够在磁场控制下抓取、运输和释放超过自身重量3倍的物体,同时其触角的变形能够被实时测量并反馈至计算机。