Terfenol-D磁致伸缩形变测试及应用研究

基于准静态条件下线性磁致伸缩理论 ,对 7mm× 2 0 mm的 Terfenol- D试样 ,在其轴向施加 0、0 .0 4 5、0 .1 5 6、0 .662、6.9MPa压应力和 0～ 3A直流电磁激励条件下的磁致伸缩形变特性进行了测试 ,测得试样的最大轴向形变量可分别达到 4.98μm、7.94μm、8.64μm、1 4.74μm和1 9.7μm。实验结果表明 :磁致应变量随压应力载荷增加而明显放大 ;磁致应变输出效率随压应力载荷的不同而发生变化 ,并具有优选励磁范围。该结果为进一步的在驱动器设计时选定预压应力载荷和确定励磁电流强度范围提供了实验依据。文中对已试制出的基于试样的驱动器样机作了简介。     

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。     

稀土磁致伸缩材料Terfenol-D的变负载特性分析研究

关于稀土超磁载伸缩材料Terfeno1-D的磁致伸缩特性国内外已有大量报道，但大多数都是基于载荷(预紧力)在磁致伸缩过程中保持不变条件下的磁致伸缩特性研究．在这些研究的基础上分析了Terfenol-D材料在变负载时的磁致伸缩特性。介绍了变负载动态特性曲线的绘制方法并讨论了恒载与变载的特性曲线的特点与差异。对设计和研究磁致伸缩换能器的动态特性具有参考价值．     

巨磁致伸缩材料的磁致伸缩模型与计算

应用在应力作用下的磁致伸缩系数与磁化强度的关系，建立了磁致伸缩的计算模型，结合器件的实际结构，采用有限元方法，计算了磁致伸缩棒在应力作用下的磁致伸缩，计算结果与实验值符合，分析表明，采用该模型得到的计算结果能够较准确地反映材料在工作状态下的磁致伸缩。     

超磁致伸缩材料Terfenol-D的磁致伸缩特性曲面拟合

介绍了超磁致伸缩材料的伸缩现象并针对试验中涉及到的稀土磁致伸缩材料的动态特性,采用乘积型最小二乘法拟合出二元曲面S(H,P)的函数式并计算出它的动态磁致伸缩量.为进一步设计磁致伸缩致动器提供初步的数据.     

巨磁致伸缩材料磁机械耦合系数的测量

根据磁机械耦合系数的测量原理，利用锁相放大器建立了磁机械耦合系数测量系统，并应用该系统测量了巨磁致伸缩材料的磁机械耦合系数。测试结果表明，采用锁相放大器技术所测得的磁机械耦合系数是准确可靠的。     

超磁致伸缩致动器动态特性分析与实验研究

基于超磁致伸缩材料磁滞非线性,结合其致动器结构,推导了致动器的动态应变模型.为了验证模型的准确性,进行了致动器动态特性测试,测试结果和理论仿真结果基本一致,为致动器的实际使用打下了基础.     

超磁致伸缩泵流固耦合仿真分析

设计了一种新型超磁致伸缩泵结构,结合其结构特点,建立了超磁致伸缩泵动力学仿真模型,并在MATLAB环境下进行了仿真研究。为了探索流体阻尼对超磁致伸缩泵流场分布的影响,建立了超磁致伸缩泵流场流固耦合仿真模型,并对泵腔高度、进出管位置、进出管直径以及倒角形状进行了仿真分析,得到了流场结构对泵性能的影响规律,为超磁致伸缩泵流场分析提供依据。     

稀土超磁致伸缩材料电磁参数的实验研究

利用自制的稀土超磁致伸缩参数实验装置对采用独特工业化工艺技术生产的ＴｂＤｙＦｅ三元稀土合金超磁致伸缩棒的磁致伸缩系数和机电耦合系数等电磁参数进行了实验测定讨论了磁电耦合作用对磁致伸缩系数和机电耦合系数的影响,所得结果为超磁致伸缩材料应用器件提供了重要设计依据。     

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。     

超磁致伸缩驱动器工作温升抑制的有限元分析

超磁致伸缩驱动器在工作时,温度的升高对超磁致伸缩棒的输出特性有较大影响.在分析温升对GMA输出精度影响的基础上,针对大功率、长时间工作的使用场合,引入了有限元分析方法对GMA进行热分析.分别设计了两组GMA,其中一组具有强制水冷温控系统,另一组无温控制装置.通过热分析得到了两组GMA在电流为4 A时的温度场分布,从而可用于指导热设计.     

板壳结构屈曲分析的非线性有限元法

为进行板壳结构的屈曲分析。采用三维退化曲壳元离散板壳结构，在TL列式下了考虑双重非线性的单元切线刚度矩阵，提出采用罚单元法处理结构加载边的位移的约束条件。应用所编制的程序，进行了平板、曲壳以及板式门架的双重非线性屈曲分析。对比分析表明了方法的可靠性和有效性。     

板壳结构屈曲分析的非线性有限元法

为进行板壳结构的屈曲分析.采用三维退化曲壳元离散板壳结构,在 TL 列式下推导了考虑双重非线性的单元切线刚度矩阵,提出采用罚单元法处理结构加载边的位移约束条件.应用所编制的程序,进行了平板、曲壳以及板式门架的双重非线性屈曲分析.对比分析表明了方法的可靠性和有效性.     

超磁致伸缩执行器的三维非线性动态有限元模型

超磁致伸缩执行器工作时超磁致伸缩材料的磁导率会随着应力变化而变化,并存在磁滞损失和涡流损失等非线性问题,同时磁场、电场、温度场及机械应力场之间存在耦合.建立了超磁致伸缩执行器电场、磁场和机械应力场3场耦合的三维非线性动态有限元模型,考虑了超磁致伸缩执行器Terfenol D棒质量、预压应力、偏置磁场、磁滞和涡流损失.使用Jile-Autherton磁化模型计算磁滞损失,在商业有限元软件FEMLAB中实现了有限元模型.模型仿真结果和实验结果相一致,验证了所建立模型的正确性.     

液压联轴器外套自紧身有限元分析

为了提高船用液压联轴器的载承能力,需对联轴器外套进行自紧身处理.基于非线性有限元软件ANSYS对液压联轴器的外套自紧、过盈装配过程进行了有限元的仿真计算,提出单元生死法和降温升温法解决外套自紧身及过盈装配过程复杂的非线性问题.结合船军标170液压联轴器进行了平面应变和空间轴对称的有限元计算,并分析了不同自紧压力对联轴器的过盈量及接触压力的影响,得到了联轴器在装配过程中的实际应力分布.结果表明:外套采取自紧身处理后可较大提高联轴器承载能力,采用所提出的两种方法进行有限元分析是有效的.     

有限元结构动力分析的广义特征值的神经计算

广义特征值问题是结构动力分析计算的关键之一.应用Reyle igh极小值原理,将神经网络的能量函数的极小点对应于广义特征值问题的最小特征值所对应的特征向量,在神经网络朝着能量函数极小点运动的同时得到了最小特征值所对应的特征向量的精确解答.从特征值的变分特性出发,给出了基于罚函数法的其他特征值的神经网络求解方案,从而在理论上给出了广义特征值问题的所有特征值的神经网络求解方法.仿真计算表明,该方法正确、有效可行.     

涂层对V形切口断裂影响的有限元分析

基于有限元法,对添加涂层后的I型V形切口尖端附近的最大周向应力和应力强度因子进行了数值分析。结果表明,随着涂层材料弹性模量的增大,切口尖端附近的最大周向应力和应力强度因子均增大;随着涂层厚度的增加,切口尖端附近的最大周向应力减小,而应力强度因子减少的很小。对于双层结构的涂层,弹性模量大的区域中的最大周向应力大;材料的热膨胀系数相差越大,在界面处最大周向热应力突变越大。     

压电层合板多场耦合有限元分析及其优化设计

从压电本构方程出发,采用高阶位移场,高阶电势分布和线性温度分布假设,借助Hamilton原理推导了压电层合板结构的力-电-热场耦合的高阶有限元模型.应用ANSYS/APDL语言,编写了热载荷作用下压电层合悬臂板的有限元分析程序.在此基础上,采用零阶优化方法和一阶优化方法对比分析了四边简支板的形状最优控制设计.两种方法吻合良好,验证了程序的正确性.