基于Preisach磁滞理论的超磁致伸缩驱动器建模

超磁致伸缩驱动器具有响应快、输出应变大、机电转化效率高等优点,但因受超磁致伸缩材料内在的磁滞效应与磁-机耦合效应等因素影响,导致其输出位移存在较大滞环,大大降低了驱动器的输出位移精度,也影响了该材料及其致动器更广泛的应用。为了有效地设计和使用超磁致伸缩驱动器,需要建立准确描述其磁滞非线性的数学模型。在经典Preisach模型的基础上建立了超磁致伸缩驱动器的Preisach磁滞数值模型,并通过对Preisach限制三角形的离散划分,依赖大量实验数据辨识了该模型的参数,并进行了超磁致伸缩驱动器磁滞输出实验研究。实验结果表明：该Preisach磁滞模型能较好地描述准静态下超磁致伸缩驱动器的磁滞现象,对指导超磁致伸缩驱动器位移精度的提高具有一定意义。     

超磁致伸缩驱动器及其微位移特性研究

基于超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应,研制一种具有可控微位移功能的超磁致伸缩驱动器,并对外加预压力下该驱动器的微位移特性进行了实验研究。采用位移传感器、数据采集卡、驱动电源等,搭建超磁致伸缩驱动器的微位移性能测试台,实验研究在外加电流、预压力下,超磁致伸缩驱动器的输出位移与外加电流的关系。研究结果表明:在外加预压力为0~300 N时,驱动器的输出位移随外加电流的增加而增加;而在外加预压力为300~400 N时,超磁致伸缩驱动器的输出位移随输入电流的增大而减小。     

超磁致伸缩驱动器磁致伸缩模型的有限元分析

超磁致伸缩驱动器具有响应速度快、输出力大、磁机耦合系数高等诸多优点,但因其磁致伸缩模型具有磁滞非线性特性,在设计超磁致伸缩驱动器过程中,主要是建立准确描述其磁滞非线性的数学模型。为有效提高超磁致伸缩驱动器的设计效率,以磁致伸缩产生机制为基础,将Jiles-Atherton磁滞模型和压磁方程结合,建立超磁致伸缩驱动器的非线性本构模型,并推导超磁致伸缩驱动器机械应力场弱解形式的控制方程。最后,基于有限元方法在COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件平台中实现其磁致伸缩模型的仿真,得出了一种高效率的超磁致伸缩驱动器的设计方法。     

基于超磁致伸缩驱动的输液泵设计及可行性研究

针对传统机械式输液泵的输液精度低、输液不平稳等问题,提出一种基于超磁致伸缩微驱动的输液泵的概念设计。介绍该新型输液泵概念结构和工作原理;对输液泵的超磁致伸缩驱动器装置进行初步的可行性研究。结果表明:在外加电流为0～2 A时,超磁致伸缩驱动器的输出力达到470 N、输出位移达到58μm,可控性能优异,验证了超磁致伸缩微驱动输液泵设计的可行性。     

基于有限元的柔性铰链微位移放大机构设计

设计了基于有限元的柔性铰链微位移放大机构.给出放大机构的微位移损失与所加负载的关系,利用ANSYS软件对3种不同类型柔性铰链组成的放大机构进行了建模和有限元分析,验证了不同类型柔性铰链组成放大机构的变形和应变情况.     

精密微动工作台二维微位移机构的设计研究

介绍了一种精度高、性能稳定、结构简单的二维微动工作台微位移机构的工作原理及其设计；着重分析了为消除机构间隙和工作台爬行，提高定位精度和响应速度所采取的技术措施：电致伸缩陶瓷驱动、柔性铰链与杠杆放大一体化结构等。     

超磁致伸缩驱动器热变形补偿及温控方法研究

超磁致伸缩驱动器是超磁致伸缩材料的主要应用形式之一,具有输出位移大、响应速度快和低频特性好等特点,应用领域非常广泛.对超磁致伸缩驱动器实施有效的热变形补偿或温控等措施,可以消除或抑制由于温升带来的不利影响,提高驱动器的输出精度.针对这一问题,文章提出了六种热变形补偿及温控的方法,并介绍了这些方法的原理,分析了它们的特点及应用场合.     

一种基于柔性铰链微旋转平台设计与仿真

针对微/纳精密操作定位精度需求,采用压电驱动方法,设计一种基于柔性铰链的新型微旋转平台。设计一个直角柔性铰链一级放大机构对机构的输入位移进行放大;并对放大倍数和旋转角度进行了理论分析;比较该微旋转定位平台输出位移理论值和ANSYS有限元仿真值,理论值和仿真值基本吻合;对微旋转定位平台的柔性铰链应力变形进行了验证,在满足其输出位移情况下,材料的力学性能符合设计要求。     

柔性铰链放大机构的研制

本文研制了由单轴双圆弧柔性铰链单元构成的微位移放大机构，用于满足微装配系统中夹持微小零件的需要。在分析柔性铰链传动机理的基础上，设计加工出了三种机构，并通过实验验证了其良好的位移放大性能。     

伺服阀用超磁致伸缩驱动器的相变温控研究

设计一种伺服阀用超磁致伸缩材料驱动器(GMA),采用相变材料对超磁致伸缩材料(GMM)的温度进行控制,理论分析了驱动器的热量来源及所填充的相变材料的潜热,并用ANSYS对驱动器的热特性进行研究,分析恒定电流下相变材料对GMM棒温度变化的稳定作用。     

GMM微泵柔性铰链输出薄膜的结构设计与优化

由于超磁致伸缩高频微泵的普通输出杆与泵腔内壁频繁摩擦产生的损耗,影响泵腔的密封性,从而导致油液泄漏。为解决这一问题,提出一种复合型柔性铰链薄膜取代普通输出杆,并对各种柔性铰链薄膜进行有限元建模及分析,由仿真结果和理论分析得出:该复合型柔性铰链薄膜转动能力强,回转精度高,结构尺寸小,运动灵敏度高,从而减小柔性铰链薄膜与泵腔内壁的摩擦,为以后GMM微泵的设计提供理论基础。     

基于压电双晶片驱动微位移放大机构设计

本文主要介绍了以压电双晶片驱动微位移放大机构的设计,该放大机构以三角放大机理构造的柔性铰链机构作为位移输出。并通过理论计算、建模以及有限元软件对微位移放大机构进行设计,最后制作了微位移放大机构的样机,并进行了实验测试。对得到的测试数据进行分析,结果表明:微位移放大机构的行程为0～77.8μm,放大倍数约为6.2倍。     

超磁致伸缩执行器位移测试系统的误差分析

超磁致伸缩执行器位移测试系统是其性能研究的基础。为提高测试数据的准确性,以常用超磁致伸缩执行器位移测试系统为基础,给出了测试系统的误差来源,建立了温升、电源、测量、采集等因素的误差模型以及多因素影响下的误差合成模型。实验与计算结果表明:所设计超磁致伸缩执行器在输出位移为18μm时,位移采集、超磁致伸缩执行器驱动与温升造成的相对误差分别为0.56%、2.83%、3.28%,各因素合成后的相对误差为4.37%。     

超磁致伸缩微驱动车削刀架及其可行性研究

针对现有的超磁致伸缩微驱动的车削刀架存在输出位移小、稳定性差等问题,设计一种应用于主动控制车削颤振车削刀架的新型超磁致伸缩驱动器(GMA)。基于ANSYS仿真软件探究开闭合磁路状态下GMM棒磁场强度以及分布情况,并搭建GMA动态位移特性测试系统研究电流频率和预压力大小对GMA输出特性的影响。研究结果表明：闭合磁路状态通过GMM棒的平均磁场强度更高且均匀性较好;在预压力一定时,GMA的动态输出位移峰峰值与输入电流频率呈负相关;在预压力为300 N时,GMA的动态输出位移峰峰值达到最大值为45μm。仿真和实验结果说明所提出的新型GMA可以稳定输出动态位移,满足主动控制车削颤振的激励频率及最大动态输出位移的需要,所设计的超磁致伸缩微驱动车削刀架是完全可行的。     

超磁致伸缩驱动器磁场输出位移的有限元分析

在建立超磁致伸缩微驱动器的轴对称模型的基础上，利用有限元方法对驱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，根据计算结果对驱动器的线性工作范围作出了有效的估计。     

超磁致伸缩驱动器动态输出特性的改进研究

针对超磁致伸缩驱动器的动态输出特性的响应问题,从驱动器的驱动电源和控制算法两方面人手,提出了改进方法,并形成了一个完整的计算机测控系统。试验表明,该系统简单、可靠、实用,所提出的控制算法和驱动电源对超磁致伸缩驱动器的动态输出特性有明显的改进。     

压电双晶片型微位移放大机构研究

本文主要研究以压电双晶片作为驱动元件,由三角放大机理构造的柔性铰链机构作为位移输出的微位移放大机构.通过理论计算、建模等对微位移放大机构进行设计;制作了微位移放大机构的样机,并进行了实验测试.对得到的测试数据进行分析,得出了结论:微位移放大机构的行程为0～77.8μm,放大倍数约为6.2倍.     

超磁致伸缩材料“Etrema Terfenol-D”

日本モリテックス公司出售的一种超磁致伸缩合金 ,能够通过磁场控制获得巨大的磁致伸缩 (弹压位移 ) ,该合金的化学成分为Ｔｂ0 3Ｄｙ0 7Ｆｅ1 9,是一种稀土铁系合金 ,可获得 0 1%～ 0 2 %的巨大磁致伸缩位移。Ｔｂ0 3Ｄｙ0 7Ｆｅ1 9超磁致伸缩合金的高能量密度和高耐久疲劳寿命都是传统磁致伸缩合金所不能比拟的。这种超磁致伸缩合金用于制造致动器之类微型促动器件 ,将可发挥其优异的效果超磁致伸缩材料“Etrema Terfenol-D”@长征     

兆赫兹磁致伸缩超声导波管道检测系统的研制

研制的扭转模态磁致伸缩管道检测系统采用排线式磁致伸缩传感器时,可在管道中激励出低频T（0,1）模态超声导波,并有效检测出管道中截面缺失率为3％的通孔缺陷。为拓展检测系统的工作频率范围,设计出一款柔性印刷感应线圈,对其进行的实验验证结果表明,柔性线圈式磁致伸缩传感器可在管道中激励出兆赫兹T（0,1）模态超声导波,传感器的中心频率达1．30MHz,有望进一步提高磁致伸缩传感器的缺陷检测灵敏度。柔性印刷线圈无需使用适配器,可直接卷曲贴覆在管道表面,易于拆装。由此,研制的磁致伸缩管道检测系统的频率范围可覆盖几十千赫兹到兆赫兹,适合应用于实际工程检测。     

压电双晶片型微位移放大机构研究

介绍了以压电双晶片作为驱动元件,由三角放大机理构造的柔性铰链机构作为位移输出的微位移放大机构。通过理论计算、建模等对微位移放大机构进行设计,制作了微位移放大机构的样机,并进行了试验。对得到的测试数据进行分析,研究结果表明,采用压电材料作为精密设备的驱动元件性能良好,所研制压电双晶片型微位移放大机构原理,可推广应用到其他微位移定位系统,是一项具有实际应用价值的技术。