GMA高頻振動特性的研究與分析.pdf

1、超磁致伸縮材料是一種新型的功能材料，在高頻驅(qū)動磁場作用下，其共振輸出高達4000ppm的應變值，遠高于普通頻域驅(qū)動時的1500ppm。超磁致伸縮材料的非線性特征使得在探究GMA高頻振動特性、量化GMA高頻振動時輸入與輸出上存在著較大的困難，嚴重制約著高頻振動條件下GMA實際工程應用的深度和廣度。本文以一款自主開發(fā)設計、面向高頻振動輸出的GMA為研究對象，圍繞器件高頻振動特性主要完成了以下研究工作：
　　(1)研究分析了應用于高頻驅(qū)

2、動GMA的主要特點及設計過程中主要考慮因素，在完成器件的動靜態(tài)磁場仿真設計、磁場均勻性分析、預壓機構(gòu)及溫控系統(tǒng)的基礎上，繪制了器件的二維圖紙，并按設計方案制作了1:1的實物樣機。以GMA實物為中心，配套搭建了用于器件輸出特性測量的實驗平臺。
　　(2)對動態(tài)磁滯建模中的關鍵技術(shù)進行了研究，在經(jīng)典J-A模型基礎上，引入時變負載及預壓彈簧動態(tài)微應力影響，建立了改進的J-A磁滯模型；在線性壓磁方程基礎上，考慮材料應力項與材料內(nèi)部磁場強耦

3、作用，建立了用于描述超磁致伸縮材料磁場-機械場的強耦合模型；結(jié)合致動器結(jié)構(gòu)動力學模型，聯(lián)立建立了用于描述超磁致伸縮致動器磁-機耦合磁滯非線性動力學數(shù)學模型建模，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平臺上，以電磁比擬理論為基礎，完成了對GMA磁場-機械場耦合建模，在耦合模型的基礎上，探究了不同GMM棒體切片層數(shù)對材料振動模態(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GMA瞬態(tài)響應特性的影響，