Особенности деформации намагничивающихся эластомеров: мультистабильность в неоднородном магнитном поле
Автор: Дмитрий Игоревич Меркулов
Соавторы: Пелевина Дарья Андреевна
Организация: НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова
Проблема неоднозначности равновесной формы тела из намагничивающегося эластомера (НЭ) в неоднородном магнитном поле исследована во многих работах. Так, наличие двух устойчивых положений равновесия тел из НЭ при фиксированной конфигурации магнитного поля (бистабильность) обнаружено экспериментально в [1] и изучено теоретически в [2]. Однако при определенном расположении двух электромагнитных катушек относительно оси тела из НЭ возможно существование трех устойчивых положений равновесия (мультистабильность). Данный эффект впервые предсказан теоретически в [3].
В предлагаемой работе рассматривается эксперимент, посвященный обнаружению трех равновесных форм тонкого тела из НЭ в неоднородном осесимметричном магнитном поле двух электромагнитных катушек. Для его выполнения была сконструирована экспериментальная установка, состоящая из стеклянной трубки, на которой расположены две электромагнитные катушки, и внутри которой деформируется, не касаясь стенок, вертикальное тонкое тело из НЭ. Ток в катушках циклически увеличивался и уменьшался, и при этом измерялась координата нижнего свободного торца тела. По этим данным строился график зависимости относительного удлинения образца от тока в катушках. Обнаружено существование диапазона токов, при которых возможны три устойчивых положения равновесия тонкого тела из НЭ. Показан гистерезис длины тела при циклическом квазистатическом изменении тока в катушках. Предполагалось, что упругие свойства НЭ подчинялись модели Муни-Ривлина. Коэффициенты упругости в данной модели определялись экспериментально путем растяжения образца из НЭ в горизонтальном положении.
Таким образом, экспериментально показана возможность мультистабильности тонких тел из НЭ в осесимметричном магнитном поле системы двух электромагнитных катушек.
Исследования поддержаны РФФИ (18-501-12011, 18-31-00066, 16-31-60091).
1. Genoveva Filipcsei, Ildiko Csetneki, Andras Szilagyi, Miklos Zrinyi // Adv Polym Sci, Vol. 206, 2007, pp. 137-189. DOI 10.1007/12_2006_104
2. Naletova V.A., Pelevina D.A., Merkulov D.I., Zeidis I., Zimmermann K., Bi-stability of the deformation of a body with a magnetizable elastomer in a magnetic field // Magnetohydrodynamics, Vol. 52, 2016, No. 3, pp. 287-298.
3. D.I. Merkulov, V.A. Naletova, D.A. Pelevina, V.A. Turkov, Multi-stability of a body with magnetizable elastomer in a non-uniform magnetic field // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 431, 2017, pp. 123-125, http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.10.011.
