GMA高頻振動(dòng)特性的研究與分析.pdf

1、超磁致伸縮材料是一種新型的功能材料，在高頻驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)作用下，其共振輸出高達(dá)4000ppm的應(yīng)變值，遠(yuǎn)高于普通頻域驅(qū)動(dòng)時(shí)的1500ppm。超磁致伸縮材料的非線性特征使得在探究GMA高頻振動(dòng)特性、量化GMA高頻振動(dòng)時(shí)輸入與輸出上存在著較大的困難，嚴(yán)重制約著高頻振動(dòng)條件下GMA實(shí)際工程應(yīng)用的深度和廣度。本文以一款自主開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、面向高頻振動(dòng)輸出的GMA為研究對(duì)象，圍繞器件高頻振動(dòng)特性主要完成了以下研究工作：
　　(1)研究分析了應(yīng)用于高頻驅(qū)

2、動(dòng)GMA的主要特點(diǎn)及設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮因素，在完成器件的動(dòng)靜態(tài)磁場(chǎng)仿真設(shè)計(jì)、磁場(chǎng)均勻性分析、預(yù)壓機(jī)構(gòu)及溫控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，繪制了器件的二維圖紙，并按設(shè)計(jì)方案制作了1:1的實(shí)物樣機(jī)。以GMA實(shí)物為中心，配套搭建了用于器件輸出特性測(cè)量的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
　　(2)對(duì)動(dòng)態(tài)磁滯建模中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，在經(jīng)典J-A模型基礎(chǔ)上，引入時(shí)變負(fù)載及預(yù)壓彈簧動(dòng)態(tài)微應(yīng)力影響，建立了改進(jìn)的J-A磁滯模型；在線性壓磁方程基礎(chǔ)上，考慮材料應(yīng)力項(xiàng)與材料內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)耦

3、作用，建立了用于描述超磁致伸縮材料磁場(chǎng)-機(jī)械場(chǎng)的強(qiáng)耦合模型；結(jié)合致動(dòng)器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，聯(lián)立建立了用于描述超磁致伸縮致動(dòng)器磁-機(jī)耦合磁滯非線性動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型建模，豐富了超磁致伸縮材料及其器件的建模方法。
　　(3)在有限元軟件ANSYS平臺(tái)上，以電磁比擬理論為基礎(chǔ)，完成了對(duì)GMA磁場(chǎng)-機(jī)械場(chǎng)耦合建模，在耦合模型的基礎(chǔ)上，探究了不同GMM棒體切片層數(shù)對(duì)材料振動(dòng)模態(tài)的影響，考量了瞬態(tài)分析中脈沖寬度與質(zhì)量塊分別對(duì)GMA瞬態(tài)響應(yīng)特性的影響，