应力分析

磁性弹性体( MEs )通过磁力机械耦合作用响应一个外加磁场，其中MEs的力学性能随磁场强度的变化而变化。这些现象在均匀磁场下由于简单而得到了广泛的研究。本工作考察了磁场梯度对MEs力学性能和响应的影响。MEs是将羰基铁微粒( CI )嵌入到聚二甲基硅氧烷( PDMS )基体中制成的，随后被渲染成多孔状。以CI / PDMS质量比分别为0.2、0.6、1.0和1.4的4种不同的样品为研究对象，考察了CI浓度的影响。提出了进一步了解磁场梯度与材料响应之间相互作用的分析方法。随后用不同磁场存在下的压缩试验结果验证了所提理论。所提出的理论框架和实验方法可用于今后MEs的设计改进。

对软脆聚二甲基硅氧烷( PDMS )基弹性体的断裂和能强度标度进行了研究。用两种PDMS弹性体对不同尺寸的预裂纹试样进行了Ⅰ型拉伸断裂试验，其刚度、强度和韧性均有明显的变化。该结果是在现有的含能Ⅱ型Bazant尺寸效应定律( SEL )框架内解释的。SEL被发现适用于PDMS弹性体，尽管它的非线性应力应变行为。这是因为非线性相当弱，使得应变能近似与名义应力的平方成正比，类似于线弹性材料。研究发现，在实验室尺度下，两种弹性体的结构强度均与试件尺寸呈自相似的规律，落在SEL的大尺寸渐近线上，然后利用黏聚性裂纹模型对较小试件的强度进行数值预测。对于这两种弹性体来说，这些强度在SEL的过渡性部分正方形下降，意味着不完全的自相似性和向准脆性断裂的过渡。这是由于断裂过程区的主导性增加，其大小由各种方法估算。说明如果不考虑这种转变，对于较小的尺寸，结构强度可以超预期140 %甚至更高。因此，首次证明了软弹性体，如果是弱非线性的，符合能量Ⅱ型强度标度律。