超磁致伸缩驱动器设计准则的建立

在分析超磁致伸缩材料的工作特性、超磁致伸缩驱动器的基本结构与工作原理的基础上,给出了超磁致伸缩驱动器的设计准则．在所提出的设计准则指导下,开发了用于振动主动控制的超磁致伸缩驱动器,并对其主要特性参数进行了测量．实验结果表明,该驱动器的输出性能达到了设计要求。验证了该设计准则的有效性和实用性．     

超磁致伸缩微位移致动器的研究

 基于超磁致伸缩材料的磁致伸缩特性设计了一种用于微位移驱动的致动器．分析了致动器工作磁场的组成，计算了线圈的工作电流，并以此为依据设计了稳流电源．分析结果表明，设计的稳流电源满足工作要求；线圈提供的工作磁场能够保证超磁致伸缩棒工作在线性区域。     

基于磁化机理的超磁致伸缩执行器磁滞模型

通过分析超磁致伸缩材料磁畴在外加磁场作用下的运动规律,建立了超磁致伸缩执行器基于磁化机理的磁滞模型。该模型结合执行器的工作条件,充分考虑了材料的非线性和滞回特性。模型包括磁致伸缩和磁化两个子模型,磁致伸缩模型描述了材料应变λ跟磁化强度M之间的关系;磁化模型描述了有效磁场Heff、无磁滞磁化Man、可逆磁化Mrev、不可逆磁化Mirr、总磁化强度M之间的关系。通过对实验测试结果进行分析,验证了模型能准确描述输入电流I与输出应变λ之间的关系。     

基于超磁致伸缩驱动器的油膜轴承-转子系统的稳定性研究

以超磁致伸缩驱动器(GMA)油膜轴承-柔性转子系统为研究对象,计入轴承质量和转子刚度建立了包括GMA磁滞伸缩力模型在内的动力学方程,利用Routh-Hurwitz准则,推导了GMA油膜轴承所支承的单质量弹性对称转子系统的稳定性判据。考察了驱动GMA的反馈电流的相位角和电流大小、转子刚度、转子质量和轴承质量对系统失稳转速的影响。结果表明,反馈电流的相位角对系统失稳转速影响很大,存在一个最佳值,使系统的失稳转速最高,系统稳定性最佳,并随着反馈驱动电流和转子刚度的增大,失稳转速明显增大;随着转子质量的增加,系统的失稳转速也是增加的,而轴承的质量对系统的失稳转速影响不大。计算结果在GMA油膜轴承-转子系统整体建模方面有一定的意义。     

凝固速率对稀土超磁致伸缩材料定向凝固取向的影响

通过对稀土超磁致伸缩材料定向凝固过程的分析，在现代凝固理论的基础上，结合凝固设备的热传导特点，导出了制备具有〈１１２〉择优取向的Ｔｂ－Ｄｙ－Ｆｅ合金样品的必要控制条件，并运用该条件检验和分析了定向凝固Ｔｂ－Ｄｙ－Ｆｅ合金样品取向，结果表明，在约１００Ｋ／ｍｍ的温度梯度条件下，直径小于１１．５ｍｍ的Ｔｂ－Ｄｙ－Ｆｅ合金样品，在２００μｍ／ｓ以下的凝固速率都能获得轴向〈１１２〉取向。随样品直径增大，凝固速率应该减小。在低于１００μｍ／ｓ凝固速率时，直径２０ｍｍ样品也获得了整体轴向〈１１２〉取向。更大直径的样品要求凝固设备的加热速度和冷却强度与之相匹配。     

超磁致伸缩薄膜研究进展

综述了近几年国内外超磁致伸缩单层膜、多层膜的研究进展;介绍了超磁致伸缩薄膜的制备方法与性能表征;论述了TbDyFe单层薄膜的磁致伸缩和磁学性能以及其成分、应力、热处理、衬底温度等性能的影响因素;详述了超磁致伸缩多层膜组成和结构类型;讨论了热处理、磁场诱导和单层膜厚对多层膜在低场下磁致伸缩和磁学性能的影响,评述和展望了超磁致伸缩薄膜的国内外研发应用现状和发展趋势.     

超磁致伸缩稀土换能器测量系统

本文介绍了一种超磁致伸缩稀土换能器测量系统，并应用此系统对超磁致伸缩稀土换能器进行了测试，得到了满意的结果。     

超磁致伸缩多层悬臂梁的场致弯曲

利用四参量模型系统研究了由超磁致伸缩（GMS）薄膜材料制备的多层悬臂梁的弯曲问题，其中包括GMS/NMS（非磁衬底）、GMS/GMS、GMS/NMS，GMS等悬臂梁体系．针对此3类悬臂梁研究了它们的弯曲挠度等弯曲特性与构成悬臂梁的各种参数的关系，为进一步设计和优化新型悬臂梁体系给出了一些建议性结论．计算结果表明，GMS/GMS双层悬臂梁，其挠度最大值总是大于具有相同几何结构的其它悬臂梁体系。当在悬臂梁系统中需要使用非磁衬底时，较软而且较薄的衬底有益于得到更大的弯曲挠度，相比之下，两层薄膜较硬，因此薄膜不宜过厚．两层磁致伸缩材料的最优厚度比主要由两层材料的弹性模量比决定，即较软的薄膜需有较大的厚度。由于弯曲后悬臂梁自由端位移向下．因此较硬的磁致伸缩薄膜2（沉积在衬底下表面上的薄膜）有益于增加GMS/NMS/GMS3层悬臂梁的挠度．     

我国稀土超磁致伸缩材料的研究与应用现状

概述了稀土超磁致伸缩材料的性能特点和应用领域，介绍了材料的制备方法和工艺特点，着重讨论了我国稀土超磁致伸缩材料成分、工艺的研究进展及应用现状。     

Tb-Ni-Fe超磁致伸缩材料的研究

从超磁致伸缩材料的定义出发,介绍了超磁致伸缩材料的研究现状及应用,阐述了Tb-Ni-Fe超磁致伸缩材料的制备方法及简要分析了实验结果,并根据实验结果推导出成分对超磁致伸缩材料性能的影响,指出了Tb-Ni-Fe超磁致伸缩材料的研究方向.     

压电-磁致伸缩双层磁电复合材料的机电谐振

基于压电相和磁致伸缩相的本构方程以及弹性体的运动方程,简要推导了一维机电谐振模式下压电-磁致伸缩双层磁电复合材料横向磁电电压系数的表达式。采用相应的材料参数计算分析了Tb_1-x Dy_x Fe_2-y (TDF)-Pb(Zr,Ti)O₃(PZT)双层磁电复合材料的横向磁电电压系数与交流磁场频率的关系,以及复合材料的长度和压电相体积分数对机电谐振频率的影响。计算与分析结果表明,双层磁电复合材料在机电谐振频率处具有明显的磁电 响应特性。当有效机械品质因数为50,在谐振频率55.2 kHz处横向磁电电压系数达到峰值11.2 V·cm^-1·Oe^-1,是低频下峰值(281.9 mV·cm^-1·Oe^-1)的40倍。机电谐振频率随复合材料长度的减小和压电相体积分数的增加而上升。实验结果说明TDF-PZT双层磁电复合材料在机电谐振频率处具有显著增强的磁电效应,实际有效机械品质因数约为48。     

树脂基稀土-铁系超磁致伸缩复合材料的磁致伸缩及其高频磁性能

以粉末粘结、模压成型方法,研制了0-3型的E-44环氧树脂基稀土-铁系超磁致伸缩复合材料。采用电阻应变片技术与Agilent 4294A型动态阻抗分析仪,研究了超磁致伸缩合金/环氧树脂复合材料的磁致伸缩性能及高频磁性能,并对所制备的磁致伸缩复合材料的磁导率、截止使用频率等随频率和树脂体积分数的变化规律进行了系统研究。结果表明:树脂的添加,不仅可以提高复合材料的截止频率和高频磁性能,使其具有良好的高频响应特性,其截止频率达30 MHz以上;而且通过适当选择树脂的体积分数,复合材料仍能保持良好的磁致伸缩性能,当树脂体积分数分别为20%、30%时,磁致伸缩系数分别达808×10-6、821×10-6,而当复合材料中树脂的体积分数为50%时,其磁致伸缩系数仍高达592×10-6。探讨了树脂/磁致伸缩复合材料的磁电耦合机制。      

震源振动器平板损伤机理及其疲劳寿命预测研究

振动器是可控震源地震信号激发的关键装置,长期宽、高频地震波激发致使振动器平板焊接部位出现裂纹甚至疲劳失效,这不仅会大大减短平板工作寿命,而且严重影响震源信号质量。由此,对平板开裂断口的微观形貌进行分析,掌握平板疲劳损伤区域内损伤特征、裂纹扩展规律,揭示平板开裂断口损伤机理。针对平板疲劳损伤模式和特点,开展平板“三点弯曲”疲劳试验,拟合平板S—N曲线,预测平板疲劳寿命,并与采用断裂力学法的疲劳寿命计算结果进行比较。结果表明,经疲劳试验参数修正的S—N曲线法的精度高于断裂力学法,可准确预测震源振动器平板的工作寿命。研究成果为延长震源振动器平板的疲劳寿命、增强其可靠性提供了科学的理论支持,有助于提高我国油气勘探技术及相关工程装备的研发水平和国际竞争力。     

纵径耦合振动管形振子的特性研究

对纵径耦合振动的管形振子进行了研究,给出了管形振子的频率方程,并利用有限元和边界元软件对管形振子的振动模态和辐射的声场特性进行了分析。对于管形振子,由于振子各部分的振动幅度和相位不同,因而在振子径向位移较大的水平区域声场加强,较小的水平区域声场减弱。通过实验验证了分析结果的正确性。     

基于频率控制的自适应随机共振系统研究

研究双稳Duffing系统随机共振产生机理,针对不满足绝热近似条件的大参数信号,提出基于频率控制自适应随机共振微弱信号检测系统,实现对未知大频率微弱信号检测。仿真结果表明,该系统能实现大频率信号随机共振,较传统随机共振系统精度及系统输出信噪比均极大提高,并能扩展其在微弱信号检测领域的应用。     

抑制机械谐振的一种改进的数字滤波器

分析了机械谐振频率对经纬仪系统性能的影响,在传统双 T 网络的基础上,提出了一种改进的数字滤波器。该滤波器可以通过适当的参数修改达到控制机械谐振点陷波幅值的效果。实验表明,本文提出的改进的数字滤波器滤波效果好于传统的双 T 网络滤波器。     

基于磁致伸缩导波的尖轨缺陷检测技术研究

尖轨在其周期性载荷作用下易发生断裂,引发列车事故。为对尖轨缺陷进行检测,文章基于磁致伸缩效应研制了导波检测系统,研究导波在尖轨中的传播特性、导波对尖轨附属件的检测能力以及缺陷的识别能力。采用ABAQUS/Explicit有限元方法研究了不同频率导波在尖轨中的传播特性。所研发的磁致伸缩导波检测系统在尖轨上的检测是可行有效的。使用导波检测系统在尖轨底面激励的水平剪切导波在基本轨和尖轨上可传播的有效距离至少为12 m,在空轨中至少能传播16 m。而且低频导波主要沿轨底传播,高频导波主要沿轨腰和轨头传播,多频导波结合能更加准确地对尖轨的检(监)测。     

离心风机蜗壳共振频率的探讨

在一些吸声系数和体积较小的工业厂房通风及空调系统中,当风机稳定的频率与房间简正频率相近时,房间会出现强烈和持续的低频嗡声。风机蜗壳共振时出现较大的噪声峰值。根据离心风机蜗壳的声学特点,通过电-力-声类比线路和其数学模型分析,推导出蜗壳结构的两个声学共振简正频率,并与已有文献提供的试验数据进行了比较,结果显示两个共振简正频率之一与蜗壳进气口几何尺寸无关。     

树脂基稀土超磁致伸缩复合材料的磁电性能研究

采用粉末粘结-压缩成型工艺制备出性能良好的超磁致伸缩复合材料（Giant Magnetostrictive Powder Composite, GMPC ），着重研究了合金粉末与绝缘树脂的配比对GMPC的磁致伸缩性能及密度的影响规律，并对其动态电阻率进行了测试分析。结果表明，所制备的GMPC的磁致伸缩量随合金含量的增加而增加，当磁场强度为400kA/m、树脂与合金粉末的体积比为1：9时，GMPC具有最高磁致伸缩系数λm，为558×10^-6；当粘结剂与磁粉的体积比小于3：7时，GMPC的密度随树脂含量增加而增大，体积比为3：7时，密度达最大值，为6．25g/cm，此后，随着树脂含量的增加，GMPC密度明显减小，当体积比为7：3时，密度达最小值，为3．06g/cm^3；GMPC的动态电阻率大于5．24×10^3Ω·cm，GMPC的成功制备将大大拓宽其在高频技术领域中的应用．     

Portable vibrator for combined testing of instruments and sensors

A small vibrator for combined testing of instruments and sensors is developed on the basis of an inverse piezoelectric effect. The vibrator is a resonant converter with fluctuations in bending that includes a dismountable support bracket for fastening an instrument under test and a built-in piezoaccelerometer for automatic vibration control. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 4. pp. 39–43, April, 2008.