铁磁材料的逆磁致伸缩效应实验研究

为了了解铁磁性材料的力学与磁学性能的耦合关系，通过实验测量了4种不同的铁磁性材料在不同扭矩作用下的磁通量关系曲线，并对出现的现象作了初步的分析，发现材料的磁特性与应力引起的磁畴变化有关，并对利用逆磁致伸缩效应进行扭矩测量提出了建议。     

步行能量采集器中磁致伸缩材料的机-磁耦合特性研究

针对步行能量采集器中磁致伸缩材料的机–磁耦合特性,提出了一种磁致伸缩材料机–磁耦合特性的研究方法,通过观察磁畴角度偏转的规律,研究应力和磁场载荷同时作用下的超磁致伸缩材料的机–磁耦合特性.发现外加磁场增加有利于磁畴的偏转和跃迁,而应力各向异性能不利于超磁致伸缩材料磁化的进行,使超磁致伸缩材料的磁化更加困难.依据以上结论选择最佳的外加磁场和应力的取值,并且计算磁致伸缩材料对外产生的磁化强度,该磁化强度具有更高的效率.     

逆磁致伸缩扭矩传感器特性分析

逆磁致伸缩扭矩传感器具有输出功率大、抗干扰能力强、过载性能好、结构简单、使用便捷,并能在恶劣环境下工作以及实现非接触在线测量等特点,已在钢缆索力测量、轴系应力监测等方便得到应用,但基于逆磁致伸缩扭矩传感器的理论分析多限于以磁路原理为依据的公式推导,难以清晰地掌握其内部磁场分布规律,且对传感器灵敏度影响因素分析也比较粗糙。作者采用ANSYS软件对逆磁致伸缩扭矩传感器进行建模仿真,研究激励电压、线圈匝数、磁隙等关键参数对逆磁致伸缩扭矩传感器输出信号的影响规律,并通过设计的扭矩试验台验证仿真结果,研究发现激励电压、线圈匝数、磁隙等参数均有各自合适的取值范围,这为逆磁致伸缩扭矩传感器的开发提供了理论参考。     

超磁致伸缩驱动器设计方法的研究

在分析超磁致伸缩材料(GMM)工作特性、超磁致伸缩驱动器(GMA)基本结构与工作原理的基础上,给出了机电磁设计参数的确定准则和数学模型,提出了超磁致伸缩驱动器的一般设计理论与方法.在该方法指导下设计实现的超磁致伸缩驱动器最大输出位移达36 μm,定位精度为0.1 μm,性能达到设计要求.试验结果验证了该方法的可操作性和有效性.     

采油螺杆泵的测量系统

基于磁弹性效应原理，研制了一种用于采油螺杆泵测量系统的新型套式磁弹性扭矩传感器，以及该测量系统的硬件电路和软件程序设计。该传感器能在不改变动力轴安装结构的情况下，完成在线非接触扭矩，转速和功率测量２。     

巨磁致伸缩材料Terfenol-D的磁致伸缩计算

考虑在压应力作用下磁畴的择优分布,应用磁畴转动模型,建立了在压应力作用下材料的磁致伸缩与磁场强度的关系,当H≤80KA/m、在较大压应力作用下时,计算结果与实验值基本符合,表明该表达式反映了在压应力作用下磁化机制,可以应用该式来描述材料在较低磁场强度下的磁致伸缩。     

基于磁致伸缩效应的纵向导波产生与传播过程研究

针对铁磁性材料中磁致伸缩导波的产生机理,利用有限元软件创建了非线性力磁耦合磁致伸缩有限元模型,分析了非线性铁磁性在外加磁场作用下磁致伸缩力的产生,以及在该力作用下材料中质点的位移情况,实现了基于铁磁性材料非线性力磁耦合本构关系的磁致伸缩导波的产生及传播过程仿真研究.仿真结果表明,当铁磁性管道在由永磁体产生的偏置磁场及通过高频交流电流线圈所产生磁场的共同作用下,管道内质点将受到平行于磁场方向的磁致伸缩力的作用并产生高频振动形成磁致伸缩导波,通过对各质点位移情况分析可以清楚了解到导波的传播及接收过程,并通过实验验证了该仿真研究的可靠性.     

基于LS-SVM的管道二维漏磁缺陷重构

针对铁磁材料的无损评估中,漏磁信号描述缺陷的几何特征难点,提出了应用支持向量机对二维缺陷重构的新方法,支持向量机输入是漏磁信号,输出是缺陷轮廓数据,建立了由缺陷的漏磁信号到缺陷二维轮廓的映射关系.网络学习采用最小二乘算法,训练样本由实验数据与仿真数据组成,测试样本为人工裂纹缺陷.该方法实现了人工裂纹缺陷的二维轮廓的重构,并与径向基神经网络重构结果进行了比较.试验结果表明,该方法具有速度快、精度高和很好的泛化能力,为漏磁检测定量化提供了一种可行的方法.     

磁力泵中磁力驱动装置的设计

简要介绍了磁力驱动泵的工作原理,对磁力驱动装置的结构、磁路、隔离套的设计提出了一些新的方法,并对磁传动的磁扭矩进行了分析、计算。实践表明:该方法实用、可靠,从而对合理设计高性能的磁力驱动泵提供了理论依据     

螺栓扭矩拧紧机的现场校准

本文提出采用电脑扭矩显示控制器与电阻应变式传感器配合的方式对螺栓扭矩拧紧机进行现场校准,首先分析了电脑扭矩显示控制器的构成及技术指标,之后探讨了螺栓扭矩拧紧机的扭矩测量原理,最后研究了现场校准方法及误差消除,旨在为相关拧紧机的现场校准实践提供参考.     

磁致伸缩材料Terfenol-D非线性耦合有限元分析

为了研究巨磁致伸缩材料Terfenol-D的非线性耦合磁力特性及响应,提出一种增量显式有限元列式及其在通用有限元软件中的实现方法.该显式增量方法基于实验测得材料性质或非线性本构计算所得材料参数,通过分段插值函数描述磁致伸缩材料的材料参数随磁场和预应力的非线性变化关系,采用耦合方程的弱形式给出相应有限元列式及增量算法,并在通用有限元软件ABAQUS中执行数值算例.该方法通过显式插值避免大多数数值方法求解非线性方程组的迭代过程,只需要先进行稳定性验证来标定合适的增量步长即可保证结果的可靠性.数值分析结果表明,该方法具有较好的精度和稳定性,能够准确有效地模拟不同预应力水平和偏磁场强度下的磁致伸缩非线性耦合响应,同时能够反映预应力对最大磁致伸缩的影响,即“反转效应”.该方法对磁致伸缩器件的设计应用及力磁耦合非线性分析具有一定的理论和实际意义.     

瓶盖密封力矩保持性分析

通过讨论分析包装容器材料和瓶口类型对瓶盖密封保持性的影响 ,发现采用最大的旋紧力矩推荐值并不一定有最好的密封力矩保持性。因此 ,指出不能盲目采用加大旋紧力矩的方法以提高瓶盖的密封性能     

超磁致伸缩换能器有限元动态模型的研究

超磁致伸缩材料是在磁场的作用下能产生巨大伸缩变形的一种新型功能材料,它的应用越来越受到研究人员的关注．将超磁致伸缩材料Terfenol-D应用于换能器中,将极大地提高换能器的性能指标．介绍了超磁致伸缩材料研制的换能器的结构,利用有限元方法建立了磁机械耦合动态模型,并推导出换能器的谐振频率表达式,计算与仿真表明所建立的有限元动态模型在忽略涡流影响的条件下能够反映换能器的输入输出关系,此项研究对于超磁致伸缩换能器的控制及实验研究具有重要的指导意义。     

超导调制盘形磁性齿轮的研究与设计

针对齿轮在机械传动中出现的转矩密度低等现象,根据同轴磁性齿轮传动的工作原理和超导材料在临界温度时会出现的＂迈斯纳效应＂,设计出盘形非接触式磁性齿轮,并运用超导材料作为阻磁块来改进调制环,替代了传统的环氧树脂等材料。通过建立三维模型设计出传动比为7.4的齿轮传动,并进行有限元仿真分析,证明了超导调制盘形磁性齿轮的设计比传统接触式磁性齿轮在转矩密度方面有明显提升,在传递转矩方面也达到了传统齿轮的水平。     

硫化温度对纸基摩擦材料性能的影响

采用造纸工艺制备了一种湿式纸基摩擦材料,研究了硫化温度对材料耐热性、动摩擦因数、摩擦力矩、磨损率、磨损表面微观形貌的影响.研究结果表明:硫化温度高于或低于160℃时,材料的耐热性能减弱,树脂和竹纤维的热分解较为严重,热磨损主要影响着材料摩擦磨损性能的稳定;160℃时,材料的磨损较小,磨损表面平整致密,在循环制动中动摩擦系数波动性较小,摩擦力矩的变化较平稳,降低了制动的噪音.     

基于磁机械效应的铁磁材料漏磁检测数值模拟

为更准确地描述材料的非线性磁机械耦合效应，以非线性磁致伸缩应变方程、有效场理论和能量平衡方程等为基础提出新的磁弹性耦合模型与变刚度模型，分析了铁磁材料的磁机械效应和变刚度效应，并利用数值分析软件将非线性磁化模型的理论结果与仿真过程进行耦合。结果表明，仿真得到的缺陷泄漏场分布与已有研究结果一致，验证了所提出模型与仿真方法的可行性和准确性。分析了应力、缺陷尺寸和缺陷位置对表面磁场的影响，结果表明：在拉伸载荷作用下，试样表面法向磁场信号呈类S形曲线，切向信号呈类锥形曲线，其极值均随载荷增加先减小后增大；试样存在缺陷时，不同采集路径上获取的信号存在很大差异，缺陷边缘路径上的漏磁场峰值与缺陷长度呈负相关，而峰值距离和跨度却相反，在远离缺陷的采集路线上，漏磁场信号的峰值和跨度均与缺陷长度呈正相关。     

高压扭转法制备粉末块体超细晶材料

介绍了高压扭转法的基本原理,分析了粉末固化后试样的组织与性能。认为高压扭转法固化粉末制备块体超细晶材料是一种行之有效的方法。同时还指出了目前运用高压扭转法固化粉末制备块体超细晶材料的不足,并对其发展前景进行了展望。     

永磁材料及温度对内置式永磁电机性能及转矩脉动的影响

研究了不同的永磁材料及其温度对内置式永磁电机的性能影响。给出了现代牵引电机二维有限元瞬态模型,采用有限元方法计算了不同型号的铷铁硼永磁材料及不同温度时电机的转矩、转矩纹波及齿槽转矩,并对其进行了比较分析。其结论对电机设计研究者及工程师具有指导参考意义。     

超磁致微致动器能量耦合转换有限元分析

根据超磁致材料（giant magnetostrictive material，GMM）磁 机耦合能量转换的本构关系，采用有限元（FEM）耦合迭代方法，设计了超磁致微致动器，研究了超磁致介质的力学特性（应力、应变）与磁学特性（磁场强度、磁感应）.对算法的考察分析表明，不同类型负载下FEM耦合迭代算法均具有良好的收敛性能.将FEM耦合迭代计算的理论结果与实验结果作了比较，两者比较吻合.对不同预压力下器件的响应特性进行了分析，结果表明，在6 MPa预压力下，致动器具有较好的线性和较大的应变量，二者取得较好的折中.     

同步器同步机理建模与结构影响因素分析

针对同步器结合过程,利用平均雷诺方程和微凸体摩擦原理,建立了油膜压力、微凸体接触力、同步环轴向力、同步力矩4个数学模型,运用4-Runge-Kutta法对油膜厚度和转速差进行耦合数值求解,分析了同步器结合过程油膜厚度、转速差、粘性剪切转矩、粗糙摩擦转矩以及总转矩的变化规律.对同步器结合过程数学模型进行试验验证后,利用所建模型研究了同步环宽度、同步环半径、摩擦锥角以及摩擦材料厚度等因素对同步器结合过程的影响规律.结果表明:同步环宽度增大,粘性转矩和粗糙接触转矩增大,油膜厚度下降速率减缓,粗糙接触转矩响应延迟,同步时间增加;同步环半径增大,粘性转矩和粗糙接触转矩增大,油膜厚度下降速率加快,同步时间缩短;同步环摩擦锥角增大,粘性转矩增大,粗糙接触转矩减小,转速差下降速率变缓,同步时间增加;摩擦材料厚度增大,粗糙接触转矩相应加快,油膜厚度下降速率增大,最小油膜厚度减小,同步时间缩短.