Modellierung, Simulation und Homogenisierung des magnetomechanischen Feldproblems für magnetorheologische Elastomere

• Main Author: Lux, Christian
• Other Authors: Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden 2016
• Subjects: Magnetorheologische Elastomere; magnetomechanisches Feldproblem; Analytische Lösung; XFEM; Homogenisierung; Magnetostriktion; Magnetorheologischer Effekt; magnetorheological elastomer; magnetoelasticity; analytic solution; homogenization; magnetostriction; magnetorheological effect; ddc:620; rvk:ZM 7050
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-214175; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-214175; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/21417/Lux_Pflichtexemplare.pdf

Die aus magnetisierbaren Partikeln und einer elastischen Matrix bestehenden magnetorheologischen Elastomere sind ein Verbundwerkstoff mit magnetisch steuerbaren Eigenschaften. In der vorliegenden Arbeit wird ein kontinuumsmechanisches Modell zur Beschreibung der relevanten physikalischen Phänomene bereitgestellt. Die Lösung zugehöriger Randwertaufgaben basiert auf der erweiterten Finiten Elemente Methode. Zur Verifikation und Validierung des Modells werden analytische Referenzlösungen zweidimensionaler Problemstellungen herangezogen. Die Homogenisierung des magnetomechanischen Feldproblems erfolgt mit kleinen Deformationen. Aus einer Volumenmittelung der lokal inhomogenen Feldverteilungen ergeben sich makroskopische Variablen. Auf Basis dieser Größen lassen sich Aussagen über das effektive Verhalten ableiten. Somit ist neben den rein magnetischen und mechanischen Materialeigenschaften das gekoppelte magnetomechanische Verhalten analysierbar. Darunter sind aktuatorische Spannungen, magnetostriktive Dehnungen und der magnetorheologische Effekt zu verstehen. === Magnetorheological elastomers are composite materials consisting of magnetizable particles embedded in an elastic matrix. Their properties can be altered by an external magnetic field. In this work a continuum based formulation is applied to model relevant physical phenomena. Boundary value problems are solved by the extended Finite Element Method. For the purposes of verification and validation analytic solutions are provided. The homogenization of the magnetomechanical field problem is limited to small deformations. Macroscopic variables are obtained by volume averaging. In addition to macroscopic magnetic and mechanical properties the effective behavior is analyzed in terms of actuatoric stresses, magnetostrictive strains and the magnetorheological effect.