超磁致伸缩换能器有限元动态模型的研究

超磁致伸缩材料是在磁场的作用下能产生巨大伸缩变形的一种新型功能材料,它的应用越来越受到研究人员的关注．将超磁致伸缩材料Terfenol-D应用于换能器中,将极大地提高换能器的性能指标．介绍了超磁致伸缩材料研制的换能器的结构,利用有限元方法建立了磁机械耦合动态模型,并推导出换能器的谐振频率表达式,计算与仿真表明所建立的有限元动态模型在忽略涡流影响的条件下能够反映换能器的输入输出关系,此项研究对于超磁致伸缩换能器的控制及实验研究具有重要的指导意义。     

超磁致伸缩材料Terfenol-D的磁致伸缩特性曲面拟合

介绍了超磁致伸缩材料的伸缩现象并针对试验中涉及到的稀土磁致伸缩材料的动态特性,采用乘积型最小二乘法拟合出二元曲面S(H,P)的函数式并计算出它的动态磁致伸缩量.为进一步设计磁致伸缩致动器提供初步的数据.     

超磁致伸缩双面薄膜的动态驱动模型

提出了一种悬臂梁结构磁致伸缩双面薄膜动态驱动模型.以磁致伸缩双面薄膜复合梁的等效形变为基础,将磁致伸缩驱动应力转换为外等效扰动力矩,依据受迫振动理论来研究磁致伸缩薄膜的动态特性.试验结果表明,修正后的模型可以描述双面磁致伸缩薄膜在同一驱动频率下的动态特性.     

稀土超磁致伸缩换能器的实验研究

分析了超磁致伸缩材料静、动态特性，对自行设计的超磁致伸缩大功率换能器进行了试验研究，该装置具有功率大、适用频带宽、峰值尖锐余振小等特点。     

步行能量采集器中磁致伸缩材料的机-磁耦合特性研究

针对步行能量采集器中磁致伸缩材料的机–磁耦合特性,提出了一种磁致伸缩材料机–磁耦合特性的研究方法,通过观察磁畴角度偏转的规律,研究应力和磁场载荷同时作用下的超磁致伸缩材料的机–磁耦合特性.发现外加磁场增加有利于磁畴的偏转和跃迁,而应力各向异性能不利于超磁致伸缩材料磁化的进行,使超磁致伸缩材料的磁化更加困难.依据以上结论选择最佳的外加磁场和应力的取值,并且计算磁致伸缩材料对外产生的磁化强度,该磁化强度具有更高的效率.     

超磁致伸缩材料内部磁场与涡流损耗理论分析

在对纵向激励磁场中超磁致伸缩材料进行分析的基础上,利用Maxwell’s方程建立了用Bessd函数描述的超磁致伸缩材料内部磁场分布函数,由Bessel函数解析方法确立了超磁致伸缩材料内部磁场Kelvin表达式．通过对材料内部磁场分布的定性分析,得出内部磁场具有典型滞回特性．利用磁能理论对材料内部涡流损耗进行了初步理论分析,得出由Kelvin函数表示的材料内部涡流损耗表达式．并对激励频率、电导率、材料半径等因素对涡流损耗的影响进行了初步讨论,为超磁致伸缩材料参数的选取奠定了基础．     

巨磁致伸缩材料及其应用

在查阅大量文献的基础上,结合多年研究结果,较详细地介绍了巨磁致伸缩材料的磁致伸缩性能,包括稀土金属、稀土过渡金属间化合物、非晶薄膜合金和稀土氧化物等．并简要介绍了巨磁致伸缩材料的应用．     

稀土超磁致伸缩材料、应用与器件

介绍了稀土一铁超磁致伸缩材料的磁致伸缩性能和应用该材料研制的器件．利用磁致伸缩材料的磁致伸缩大、能量密度高、反应速度快等特点,研制了具有尺寸小、位移量大、精度高的致动器,用于精密加工中位移的进给、异型零件的加工和精密阀门的控制等领域．研究和开发超磁致伸缩材料和器件,对于促进机电一体化、微电子、纳米技术等的发展具有重要意义．     

超磁致伸缩薄膜磁-机械特性的弱耦合与强耦合模型的比较研究

随着微机械制造工艺和材料工业的发展,超磁致伸缩薄膜材料的研究与应用成为近年来磁致伸缩应用领域一个新的研究热点．建立超磁致伸缩薄膜的磁一机械特性模型,对于指导器件的设计、仿真具有重要意义．薄膜尺寸非常小,用有限元方法进行单元剖分时会产生严重的网格变形,降低计算精度,这里选用无单元Galerkin方法有效地解决了这一问题．本文对弱耦合模型和强耦合模型进行了分析,对强耦合方法进行了有效的改进,并应用数值计算方法对两种模型进行了比较。     

高性能粘结超磁致伸缩复合材料的制备与性能表征

采用自行设计的简易压缩成型装置,以粉末粘结工艺,制备了环氧树脂粘结超磁致伸缩材料。对设计制造的成型模具及粘结超磁致伸缩材料的制备工艺及性能进行了研究。采用扫描电子显微镜（SEM）、排水测密度法、Agilent 4294A动态阻抗分析仪、电子万能试验机以及电阻应变片技术,表征了采用该装置和工艺制备的粘结超磁致伸缩材料的显微组织结构、密度、高频响应、力学性能、磁致伸缩及压应力特性。结果表明,采用该装置和工艺制备的粘结超磁致伸缩材料,组织均匀致密,气孔率低,性能重复性好,在420MPa的高压成型过程中无漏料现象发生,特别是材料的致伸缩伸缩性能高,无预压应力情况下其饱和磁致伸缩系数达820×10-6,在1MP压应力下其饱和磁致伸缩系数高达1006×10-6,同时该材料具有较高的截止使用频率。该制备方法具有成本低、成型设备及工艺简单、容易操作及产品性能高等优点,适合于工业生产。对复合材料性能改进的机理进行了阐述。     

内时演化状态的转移和模拟

本文讨论了定常和非定常内时演化方程的状态转移性质,并根据模拟系统描述了内时状态变量的演化过程,尤其是研究了弹塑性内变量与外变量间的传递影响和反馈途径。文中还应用模拟电路研究了物性系数状态变量间的演化线路。     

蜂窝纸板二次加载缓冲性能研究

通过压缩试验,研究了蜂窝纸板二次加载时的缓冲性能,并与首次加载时的缓冲性能进行对比分析,表明蜂窝纸板二次加载时没有首次加载时的峰值,直接进入屈服平台,从而能更早更好地进入工作状态.同时,也对用经过预压的蜂窝纸板和没有经过预压的蜂窝纸板叠加而成的组合试样的缓冲性能进行试验研究,结果表明,预压过的试样迅速进入减振的工作状态,未预压的试样基本不变形,只对较大的冲击载荷起到缓冲作用,这有助于保持外包装箱的外观平整.     

Mn,B掺杂对TbDyFe超磁致伸缩材料性能的影响

本文讨论了元素Mn,B掺杂对TbDyFe超磁致伸缩材料性能的影响,目的在于通过掺杂其它元素来提高超磁致伸缩材料性能.     

福斯罗W300扣件系统组装状态下刚度特性试验研究

利用高频疲劳动刚度试验平台,结合高速铁路实际运行状况,对福斯罗W300扣件系统组装状态下刚度特性进行研究,得到以下结果. 1)不同预压荷载下,静态和动态刚度有相同增长趋势,20 kN(40 kN)预压荷载下静刚度值比无预压荷载下增大17.7% (59.5%),40 kN下静刚度值明显超出扣件系统静刚度设计限值. 20 kN(40 kN)预压荷载下动态刚度比0 kN下增大4 dB(10 dB). 2)扣件系统静态和动态刚度均表现出低温敏感性,当温度低于20 ℃时,静刚度值随温度降低而上升,特别是在?30 ℃到?60 ℃时静刚度值急剧上升,?50 ℃(?60 ℃)时静刚度是20 ℃时的1.4(4.4)倍. ?30 ℃下,其动态刚度比30 ℃时增大8~10 dB,弹性单元体丧失弹性,直接影响扣件系统减振效果. 3)扣件系统刚度在5~1000 Hz时有明显频变特性,预载一定时,动态刚度随频率增大而增大,1000 Hz下动态刚度值比国家标准5 Hz下增大15 dB.     

大面积堆载作用下地基变形影响分析

通过具体工程实例,对大面积堆载作用下软土地基变形进行了详细计算与分析,并与复合地基处理后的地基变形量进行了对比。分析认为大面积堆载对地基变形影响深度较大,超出了常规荷载作用下的影响深度;与复合地基相比,大面积堆载地基变形量要多出25倍左右;大面积堆载影响深度范围内,要考虑负摩阻力作用。     

有限单元法在明渠水流长波上的应用

水力学中明渠非恒定流的求解，由于数学上的困难，目前尚无较为完善的定量解。作为一种定性分析，有限单元法对描述明渠非恒定流长波的传播给出了满意的结果。     

两种处理工艺下Fe_(78)Si_9B_(13)非晶薄带的磁致伸缩系数

采用低频脉冲磁场和等温退火工艺分别对非晶合金Fe78Si9B13样品进行处理,用自制磁致伸缩测量系统对处理前后样品的磁致伸缩系数进行测量。实验结果表明,两种处理工艺都使样品的饱和磁致伸缩系数λs减小,饱和磁致伸缩系数与退火时间t有关,在300℃温度下等温退火40min,样品的饱和磁致伸缩系数最小,其值为49.52×10-5。饱和磁致伸缩系数λs与低频脉冲磁场强度Hp为非线性关系,饱和磁致伸系数λs对脉冲磁场处理参数有所选择,当Hp为19 900A/m、脉冲频率f为30Hz、t为240s时,饱和磁致伸缩系数最小,其值为2.70×10-5。低频脉冲磁场处理对样品的饱和磁致伸缩系数的影响明显大于等温退火。     

真空预压加固软土地基工程案例分析

通过对上海某真空预压加固现场全过程监测分析,结果表明：真空预压初期沉降速率较大;分层沉降监测资料表明沉降主要发生在土性较差的淤泥质粉质粘土层,真空预压的影响深度可以达到塑料排水板底下一定深度;静力触探试验表明真空预压加固明显提高了地基土的强度,达到了预期的目的,固结度的计算结果进一步佐证了这一结论.     

钙钛矿型La_(0.67)Sr_(0.33)Mn_(1-x)Fe_xO_3的室温磁热效应和磁致伸缩效应

采用溶胶-凝胶工艺制备了La0.67Sr0.33Mn1-xFexO3多晶样品,并研究了其晶体结构、磁热效应及室温下的磁致伸缩效应.其X射线衍射谱表明,所有样品均为钙钛矿结构单相,分析表明,随Fe含量的增加,材料的铁磁居里温度(TC)下降,磁致伸缩系数先增加后降低.