基于磁致伸缩逆效应的超磁致伸缩力传感器

磁致伸缩逆效应是稀土超磁致伸缩材料的一个重要应用特性,应用磁致伸缩逆效应可以制作超磁致伸缩力传感器。但由于缺乏相应的设计理论分析,从而制约了其发展。在分析了磁致伸缩逆效应的基础上,给出了超磁致伸缩力传感器的设计原理,设计了超磁致伸缩力传感器的结构,并采用数值计算方法对其磁场进行了计算。计算结果与实验结果的比较表明:二者符合较好,设计的超磁致伸缩力传感器方案是可行的,对其今后进行深入应用研究和优化设计具有重要意义。     

超磁致伸缩微致动器的磁场有限元分析

作为超精密隔振系统的核心部件，超磁致伸缩微致动器的工作性能直接影响隔振精度。在建立超磁致伸缩微致动器的轴对称模型的基础上．利用有限元方法对致动器的磁场进行分析，并通过数值积分方法计算在不同励磁电流下超磁致伸缩棒的伸长量，根据计算结果对致动器的线性工作范围作出了有效的估计。     

超磁致伸缩微位移给进器异形板弹簧有限元分析

超磁致伸缩微位移给进器是以超磁致伸缩材料为核心、以自动控制理论为基础典型的机电产品。主要通过超磁致伸缩致动元件和微位移传感器实现闭环控制系统，并在软件上实现对磁致伸缩滞后等因素进行补偿，完成车刀的精密给进。根据内燃机活塞异形加工的要求，对超磁致伸缩微位移给进器的关键部件-异形板弹簧进行了有限元分析。通过有限元的计算结果发现，该异形板弹簧的最大应力值出现在弹簧的螺栓孔处，最大变形位置为顶端。这在设计时必须加以考虑。     

基于逆磁致伸缩效应的超磁致伸缩磁力控制器件建模

超磁致伸缩器件的输入应力与输出磁通密度存在着滞回非线性.基于Jiles-Atherton模型、磁机械效应方法定律和磁路定律,建立一个超磁致伸缩磁力控制器件的滞回模型.试验结果表明,该模型能较好地描述在变化应力和恒定偏置磁场作用下,超磁致伸缩器件输入应力与输出磁通密度及磁力的滞回关系,并可以预测偏置磁场对器件输出性能的影响,从而对器件的设计与分析具有重要指导意义.     

超磁致伸缩薄膜磁致伸缩耦合机理的有限元分析

从微观能量角度分析了超磁致伸缩薄膜的磁致伸缩机理,建立了超磁致伸缩薄膜的非线性强磁—机械耦合模型。设计了简支梁式超磁致伸缩薄膜的驱动磁场并对其进行实验研究。通过Ansys有限元分析软件对简支梁式超磁致伸缩薄膜驱动模型进行了模拟分析,最终得到的薄膜的内部磁场分布结构及固有频率。结果表明,采用椭圆积分法得到薄膜内部磁场分布的数学模拟计算结果与有限元仿真结果基本一致。     

超磁致伸缩微位移驱动器设计及磁场有限元分析

在介绍自行研制的超磁致伸缩微位移驱动器（GMA）的结构和工作原理的基础上,重点研究了GMA的驱动磁场特性,通过有限元方法分析建立了GMA二维非线性磁场模型,并借助ANSYS软件成功获得GMA的磁场分布,且有效预估了GMA的工作性能参数。     

基于Ansoft的超磁致伸缩驱动器磁场的有限元分析

利用Ansoft对超磁致伸缩驱动器的磁场进行有限元分析,并利用超磁致伸缩棒λ-H的关系进行线性插值计算,求出磁场强度值对应的磁致伸缩率,从而求出磁致伸缩棒的理论伸长量,进而得出满足设计要求的驱动电流范围.     

超磁致伸缩执行器电-磁-机耦合场分步有限元模型分析

提出了超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)执行器的电-磁-机三场耦合分步有限元模型。此模型采用分步方法来建立,首先计算线圈的磁场,然后计算GMM中磁-机耦合场。通过COMSOL Multiphysics 3.4软件中的三个模块来实现所建模型。最后运用此有限元模型对GMM智能构件进行性能分析,得到的仿真结果与实验结果吻合,说明提出的有限元模型有利于GMM应用设计。     

影响超磁致伸缩执行器中逆效应性能的主要因素

超磁致伸缩材料(GMM)是一种具有双向可逆换能效应(磁-机、机-磁)的新型功能材料,利用其逆效应在超磁致伸缩执行器(GMA)驱动过程中感知出传感信号,可实现自感知执行器.探讨超磁致伸缩逆效应的机理,设计一种试验方法,验证了超磁致伸缩执行器中的磁致伸缩逆效应.揭示预压应力、偏置磁场和激振力频率等因素对超磁致伸缩逆效应性能的影响规律,预压应力越大则逆效应性能越差,适当的偏置磁场可使逆效应性能显著增强,激振力频率越高,力感知灵敏度越高,但不成简单的正比关系.试验证明了GMA作力传感器有效性,提出一种分时结构的自感知GMA.     

有限元分析涡流效应

以一片变压器的铁心叠片即薄平板导体为模型,用有限元方法直观地表现因涡流效应而引起的磁场与电流的变化,并分析影响涡流大小的因素和减小涡流损害的方法。     

基于有限元的JZH25型均质机曲轴的模态分析

用有限元法对企业新开发产品JZH25型均质机的曲轴进行模态分析,提取前4阶固有频率,得到曲轴前4阶模态的振型和位移等值线图,并计算出前4阶临界转速,确认曲轴的工作转速远远低于各阶临界转速,不会产生共振现象.     

MEMS工艺模拟与有限元软件接口的实现(英文)

微机电系统工艺模拟可在实际加工前预测MEMS器件的实际结构,有利于理解工艺机理,缩短设计周期,减少生产费用.针对目前用于MSMS器件分析的模拟软件尚不能很好地与有限元软件对接的问题,设计了工艺模拟软件与有限元分析软件的接口.通过这个接口,将MEMS工艺模拟所得到的数据经过数据格式的转换导入有限元分析软件(ANSYS)中并建模,使之可以进行诸如机械、热、电等物理参量的分析.在分析了目前关于(曲线)边界轮廓提取的各种方法后,引进了最大圈算法,解决了工艺模拟结果在有限元软件中的模型重构问题,实现了从工艺模拟到有限元分析的无缝对接.提出的接口设计对实现MEMS CAD体系化具有重要的促进作用.     

有限元分析软件的介绍及其应用

介绍了MSC.visual Nastrarl 4D分析软件的功用,并且运用该软件对机床横梁进行强度计算,通过横梁受力状态的应力分析,计算出其应力分布,为进一步改进设计提供理论依据.     

Development of a finite element analysis tool for fixture design integrity verification and optimisation

Machining fixtures are used to locate and constrain a workpiece during a machining operation. To ensure that the workpiece is manufactured according to specified dimensions and tolerances, it must be appropriately located and clamped. Minimising workpiece and fixture tooling deflections due to clamping and cutting forces in machining is critical to machining accuracy. An ideal fixture design maximises locating accuracy and workpiece stability, while minimising displacements.The purpose of this research is to develop a method for modelling workpiece boundary conditions and applied loads during a machining process, analyse modular fixture tool contact area deformation and optimise support locations, using finite element analysis (FEA). The workpiece boundary conditions are defined by locators and clamps. The locators are placed in a 3-2-1 fixture configuration, constraining all degrees of freedom of the workpiece and are modelled using linear spring-gap elements. The clamps are modelled as point loads. The workpiece is loaded to model cutting forces during drilling and milling machining operations. Fixture design integrity is verified. ANSYS parametric design language code is used to develop an algorithm to automatically optimise fixture support and clamp locations, and clamping forces, to minimise workpiece deformation, subsequently increasing machining accuracy. By implementing FEA in a computer-aided-fixture-design environment, unnecessary and uneconomical “trial and error” experimentation on the shop floor is eliminated.     

抗拉柔性铰链的理论建模及有限元分析

为了在保持转动刚度变化不大的情况下,使得LET(Lamina Emergent Torsion)柔性铰链能够适用于存在轴向载荷的场合,即拥有较大的轴向刚度,本文对LET的结构进行了适当改进,设计了一种新型柔性铰链——抗拉LET柔性铰链。基于抗拉LEMs(Lamina Emergent Mechanisms)柔性铰链结构,将整个抗拉LET柔性铰链等效为弹簧刚度模型,并对该弹簧刚度模型进行理论建模,得到封闭解。之后采用ANSYS软件,建立其有限元模型,分析其在转动载荷和轴向载荷两种不同场合下的形变,并同之前的理论模型进行比较。结果表明,采用弹簧刚度模型得到的等效刚度解与仿真分析结果较为一致,抗拉LET柔性铰链的弯曲刚度仅是传统LET柔性铰链的1.12倍,而拉伸刚度却是它的76.43倍。在弯曲刚度没有大幅变化情况下,抗拉LET柔性铰链的抗拉刚度明显增大,抗拉能力大大提高,表明抗拉LET柔性铰链的结构设计符合预期要求。     

液体喷射抛光技术材料去除机理的有限元分析

实验研究了液体喷射抛光技术的材料去除量分布特征,并利用有限元分析方法,分析了抛光头(液体柱)与工件表面相互作用时流场的分布特点。实验结果及计算机模拟的结果表明,材料去除量与射流碰撞工件后流体沿工件表面的速度有关,即材料去除量的分布与抛光液在工件表面速度场的分布有关,速度分布最大的边缘部分,材料去除量最大;相互作用区外,速度逐渐减小,材料去除量也随之渐少。该现象说明,抛光液中磨料粒子的径向流动对工件产生的径向剪切应力是材料去除的关键。     

龙门加工中心主轴系统热特性的有限元分析

基于热弹性力学与有限单元法,建立了一台国产新型龙门式加工中心主轴系统的有限元模型,计算了轴承发热量、热对流系数,进行了主轴温度场有限元分析,并采用“热-结构”耦合模型计算了主轴系统的热变形。计算和分析结果表明,在主轴转速为3000r/min时,主轴系统经过33min后达到热平衡状态,最高温升出现在前轴承内圈处。计算分析结果为后续加工中心主轴系统的优化提供了基础。     

激励电流对脉冲涡流检测的影响研究

在采用脉冲涡流技术进行缺陷检测时,不同激励线圈中的电流会存在一定的差异。为研究不同线圈内激励电流对检测结果的影响,首先分析了不同线圈内激励电流的时频特征,然后研究了被测试件缺陷尺寸和材料属性不同时,不同激励电流作用下差分检测信号的频谱特征,分析了激励电流对检测信号频谱特征的影响规律。最后通过实验对分析结果进行了验证,结果表明:当被测试件缺陷尺寸不同时差分检测信号频谱特征受激励信号影响的规律也不同。     

灌装机传动部件断裂事故的有限元分析

运用大型通用有限元程序ANSYS，对灌装机传动部件的断裂事故进行了分析，找出零件断裂的应力原因，为预防及改进提供了详实、可靠的理论依据。