磁致伸縮材料的高頻力學行為研究.pdf

1、本文以Terfenol-D材料為主要研究對象，對其在高頻驅(qū)動時的工作特性和內(nèi)部應力應變沿徑向的分布特性進行了有限元分析，研究目的和意義如下：
　?。?）尋找求解磁致伸縮材料在高頻工作時內(nèi)部變形和應力應變場分布的方法，豐富研究該材料高頻性能的手段和理論；
　?。?）力爭建立磁致伸縮材料在高頻磁場驅(qū)動時內(nèi)部應力分布的參數(shù)化模型，研究磁致伸縮材料在高頻磁場驅(qū)動時的力學行為，為該材料的合理應用提供理論依據(jù)；
　?。?）開發(fā)出通

2、用的APDL仿真程序，為解決高頻磁致伸縮力學問題提供實用方法。
　　本文主要進行了以下幾個方面的研究工作：
　　以磁致伸縮現(xiàn)象及它的應用機理為著手點，較為系統(tǒng)地闡述了稀土GMM所具有的以下特性：①磁機耦合特性②壓應力特性③渦流效應④倍頻效應。通過對以上特性的了解，我們能夠更加合理和高效地利用GMM。本論文系統(tǒng)地簡述了GMM的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。簡要介紹了有限元法（Finite Element Analysis）及ANSYS軟件，

3、以及與本課題相關的有限元理論。本論文采用溫度應力-磁致伸縮應力類比法和利用ANSYS軟件對超磁致伸縮棒在高頻驅(qū)動下的力學行為進行了有限元分析，獲得了Terfenol-D棒在熱-結(jié)構耦合場作用下內(nèi)部的應力應變沿徑向的分布結(jié)果以及位移的輸出情況。分析表明：Terfenol-D棒在高頻交變磁場的驅(qū)動下，產(chǎn)生渦流和趨膚效應，內(nèi)部的驅(qū)動磁場部分地被渦電流磁場抵消且沿徑向分布不均勻，導致了Terfenol-D棒內(nèi)部應力應變沿徑向分布不均勻。由于激勵

4、載荷是正弦交變電壓，故產(chǎn)生的磁場也應為正弦交變磁場，頻率與交變電壓的頻率相同。Terfenol-D棒在正弦交變磁場的作用下，發(fā)生伸長（或縮短），也就是磁致伸縮運動。因此，Terfenol-D棒產(chǎn)生的縱向位移以及 Y方向上的正應力隨時間變化都呈振動趨勢。等效應力沿Terfenol-D棒的徑向分布為中心大，邊緣小。等效應變沿Terfenol-D棒的徑向分布為中心小，邊緣大。綜上述結(jié)論與理論基本相符，證明了采用溫度應力－磁致伸縮應力類比法進行