硬磁软材料的三维无网格模型
Abstract
硬磁软材料由填充了高剩磁颗粒的弹性体基质组成, 具有灵活的可编程性和快速变形等优势, 在软体机器人、生物医学设备和柔性电子领域具有广阔的应用前景. 对硬磁软材料大变形的精确预测是相关应用的关键. 由于硬磁柔性结构的可编程形貌变形预测及设计对精度要求较高, 本文提出了一种基于径向基点插值法的三维无网格模型来定量预测硬磁软材料的大变形行为. 通过采用直接节点积分并结合中心差分法进行求解, 研究了硬磁软梁和硬磁悬臂板的弯曲变形, 硬磁软杆的扭转变形, 以及硬磁软梁在三维非均匀磁化情况下的空间大变形响应. 我们的模型不仅可用于定量分析硬磁软材料大变形行为, 也可用于指导铁磁软体机器人和柔性结构的理性设计.
