4 本项目主要研究高应变率下电磁场中电磁材料的动态本构关系以及电磁耦合弹塑性结构如梁板、壳在强动载荷作用下的力学行为。除常规动力特性之外,还将涉及电磁场中结构如梁、板、壳的动力分叉、突变和混沌等非规则动力行为的研究。通过实验研究、理论分析和计算机仿真等综合研究对这一类问题的基本规律加深了解并为工程设计提供有价值的参考数据。
对电磁结构非线性动力行为的理论进行了研究,推导了电、磁、力多物理场耦合下的非线性控制方程组,对电磁结构中可能出现的的分岔和混沌及孤波等奇异响应现象进行了理论预测;建立了采用磁致伸缩模型进行电磁结构的非线性响应有限元分析的基本理论框架;通过对现有描述磁弹性失稳的几类磁力耦合模型的特点及适用性进行了理论比较,找到了Moon-Pao磁力偶模型的缺陷所在以及各类模型的异同。自行研制了高磁导率硅钢片棱柱型均匀磁场发生装置以及完成悬臂铁磁板磁弹性失稳实验系统的组装,通过完成不同尺寸效应下A3低碳钢悬臂薄板在横向磁场中磁弹性失稳的测量工作,获得不同尺寸效应下悬臂薄板磁弹性失稳的临界磁感应强度值,对工程中电磁板壳结构的安全评估具有一定的参考价值。利用FEMLAB多物理场耦合软件,分别采用现有的磁体力模型、Pao-Yeh公理化模型、Eringen-Maugin理性力学模型以及变分原理模型对悬臂铁磁板失稳现象进行了数值模拟。模拟结果表明用现有的几种磁力耦合模型都能模拟悬臂铁磁板的磁弹性失稳这一物理现象,几种磁力耦合模型中以变分原理模型的计算值与实验值最为接近。