GMA的温度特性分析及热形变被动补偿方法研究

利用超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应特性制成的磁致伸缩智能构件,位移输出精度可达亚微米级,这为精密与超精密加工领域提供了新的驱动解决方案,这种精密微驱动过程是依靠智能材料的功能性实现的。然而,在磁致伸缩智能构件工作过程中,线圈的焦耳热损耗、材料磁滞与涡流损耗等因素会导致其温度升高,并伴随着材料出现热变形、磁致伸缩系数不稳定等问题,从而严重影响系统的输出性能。为降低温升对磁致伸缩智能构件工作性能的影响,对超磁致伸缩致动器的温度变化特性进行了深入分析,提出一种热形变被动补偿机构,完成了具有热形变自补偿功能的超磁致伸缩致动器设计。实验结果表明,磁致伸缩致动器的主要发热形式和发热源,取决于激励电流形式、工作频率;所设计的超磁致伸缩致动器在工作过程中能够对热形变自动进行补偿。研究结果为提高磁致伸缩智能构件在精密与超精密驱动领域应用过程中的工作精度提供了一种途径。     

超磁致伸缩驱动器设计准则的建立

在分析超磁致伸缩材料的工作特性、超磁致伸缩驱动器的基本结构与工作原理的基础上,给出了超磁致伸缩驱动器的设计准则．在所提出的设计准则指导下,开发了用于振动主动控制的超磁致伸缩驱动器,并对其主要特性参数进行了测量．实验结果表明,该驱动器的输出性能达到了设计要求。验证了该设计准则的有效性和实用性．     

日本NIMS发现超磁致伸缩效应的机理

日本物质材料研究机构（NIMS）传感材料研究中心的任晓兵研究小组称,他们已搞清楚了“超磁致伸缩效应”的机理。所谓超磁致伸缩效应,即对某种强磁性材料施加磁场后,其尺寸会发生变化,而施加外力后会产生磁场。这一研究成果可促进低成本超磁致伸缩材料的开发。     

超磁致伸缩薄膜难磁化轴方向动态特性研究

磁场驱动频率高是限制超磁致伸缩薄膜器件推广应用的关键因素之一,研究如何降低超磁致伸缩薄膜器件的磁场驱动频率对超磁致伸缩薄膜器件的推广应用将具有重要意义。在深入分析超磁致伸缩薄膜存在各向异性根本原因的基础上,结合薄膜磁致伸缩过程中磁畴的运动机理,提出只要能够克服超磁致伸缩薄膜中存在的退磁场,低磁场驱动频率下就可在难磁化轴方向获得更为优良动态特性的新思路。通过建立超磁致伸缩薄膜难磁化轴实验系统进行实验研究,结果表明通过施加合适的偏置磁场克服退磁场,可以使薄膜在难磁化轴方向产生响应优良的超谐共振,为低频驱动GMF器件的研制提供了一种新的思路。     

超磁致伸缩薄膜执行器的模型建立

超磁致伸缩材料的研究已有几十年的历史,其制备工艺已比较成熟,并己实现了工业化生产及应用,但超磁致伸缩薄膜器件的理论建模及计算机模拟研究却鲜见报道,因此有必要开展磁致伸缩薄膜的计算机模拟工作,建立物理机制清晰、可应用于工程实际的数学模型,从而为薄膜器件的实际应用提供理论指导.建立了超磁致伸缩薄膜的磁-机械强耦合模型,并且进行了理论推导,应用无单元Galerkin方法进行数值计算,并与实验值进行比较,对模型的正确性进行了验证.     

基于磁化机理的超磁致伸缩执行器磁滞模型

通过分析超磁致伸缩材料磁畴在外加磁场作用下的运动规律,建立了超磁致伸缩执行器基于磁化机理的磁滞模型。该模型结合执行器的工作条件,充分考虑了材料的非线性和滞回特性。模型包括磁致伸缩和磁化两个子模型,磁致伸缩模型描述了材料应变λ跟磁化强度M之间的关系;磁化模型描述了有效磁场Heff、无磁滞磁化Man、可逆磁化Mrev、不可逆磁化Mirr、总磁化强度M之间的关系。通过对实验测试结果进行分析,验证了模型能准确描述输入电流I与输出应变λ之间的关系。     

稀土超磁致伸缩材料的磁场热处理研究

超磁致伸缩材料是一种先进的能量转换材料,在高新技术和国防军工领域具有重要的应用价值。在概述TbDyFe超磁致伸缩材料的特点及发展现状基础上,重点介绍了<110>取向材料的磁场热处理研究。在实验方面,采用区熔定向凝固技术制备了<110>取向TbDyFe多晶材料,在略高于居里点温度退火时施加磁场,不改变晶体学择优取向和凝固组织,但能调控初始磁畴分布状态,改变服役时的磁矩运动过程,从而改善材料磁致伸缩和力学性能。在模拟研究方面,建立了基于能量最低原理的磁畴旋转模型,模拟了磁热感生各向异性诱导的初始磁矩再取向过程,得到了形成单轴各向异性的临界值;模拟了感生各向异性强弱对磁致伸缩"Jump"效应的影响规律,探讨了磁场热处理对<110>取向晶体磁致伸缩的作用机理。     

压电／超磁致伸缩混合式宽带纵振换能器的线性数学模型

压电/超磁致伸缩混合式宽带纵振换能器利用压电材料和超磁致伸缩材料的耦合振动，产生双谐振来获得宽带特性。本文对其进行了线性数学模型的建模分析，得到了换能器空气中的振速分布、谐振频率、导纳曲线及机电等效电路。线性模型的仿真结果与实验测量结果进行了比较，符合较好。     

计算磁致伸缩系数的优化算法

实验方法或有限元法可以获得磁致伸缩系数,但从避免试验操作不便和减少试验量考虑,提出一种计算磁致伸缩系数的优化算法,并研究了超磁致伸缩薄膜的变形问题.通过算例分析,结果发现,与有限元法相比,优化算法的计算结果与实验方法的结果吻合更好,具有较高的精确度.     

基于专利分析的超磁致伸缩材料发展现状及创新趋势研究

对全球超磁致伸缩材料工程应用领域的专利文献进行检索收集、数据提取,从整体概览、技术IPC、专利地图等方面做了全面分析。通过关键词检索收集超磁致伸缩材料工程应用领域的专利文献资料,对检索结果完成检全率、检重率验证,得到完整的专利文献资料;经过对专利文献的信息提取和数据处理,从整体概览、技术IPC分布、专利地图、专利关键词、专利价值等维度进行全面分析,得到全球超磁致伸缩材料工程应用的发展现状和研究进展,对技术发展进行趋势预测。研究对中国超磁致伸缩材料工程应用领域技术创新及专利策略具有重要意义。     

巨磁致伸缩材料及应用研究进展

巨磁致伸缩材料是20世纪70年代发展起来的新型功能材料,具有应变大,能量转换效率高等优点,在功能转换、智能驱动、智能传感等高技术领域有重要应用。简要介绍了磁致伸缩及巨磁致伸缩材料的发展历史,从稀土巨磁致伸缩材料、非稀土巨磁致伸缩材料的合金化研究、制备技术和应用技术等方面综述了我国巨磁致伸缩材料的发展历程,介绍了我国的科研工作者在巨磁致伸缩材料研究领域所取得的重要研究成果,最后对巨磁致伸缩材料发展及应用进行了展望。     

基于专利分析的超磁致伸缩材料工程应用趋势

对全球超磁致伸缩材料工程应用领域的专利文献进行检索收集、数据提取,从整体概览、技术分布、专利价值度等方面做了全面分析。通过关键词检索收集专利文献资料,对检索结果完成检全率、检重率验证,得到完整的专利文献资料。经过对专利文献的信息提取和数据处理,从整体概览、专利技术和技术价值等维度进行全面分析,得到全球超磁致伸缩材料工程应用的发展现状和研究进展,对技术发展趋势进行了预测。研究对中国超磁致伸缩材料工程应用领域技术创新及专利策略具有重要意义。     

超磁致伸缩微位移致动器的研究

 基于超磁致伸缩材料的磁致伸缩特性设计了一种用于微位移驱动的致动器．分析了致动器工作磁场的组成，计算了线圈的工作电流，并以此为依据设计了稳流电源．分析结果表明，设计的稳流电源满足工作要求；线圈提供的工作磁场能够保证超磁致伸缩棒工作在线性区域。     

Numerical Simulation of Nonlinear Dynamic Responses of Beams Laminated with Giant Magnetostrictive Actuators

This paper presents some simulation results of nonlinear dynamic responses for a laminated composite beam embedded by actuators of the giant magnetostrictive material (Terfenol-D) subjected to external magnetic fields, where the giant magnetostrictive materials utilizing the realignment of magnetic moments in response to applied magnetic fields generate nonlinear strains and forces significantly larger than those generated by other smart materials. To utilize the full potential application of the materials in the function and safety designs, e.g., active control of vibrations, the analysis of dynamic responses is requested in the designs as accurately as possible on the basis of those inherent nonlineary constitutive relations among stain, force and applied magnetic field existed in the materials. Here, a numerical code for the nonlinear vibration of laminated beams is proposed on the basis of a nonlinearly coupling constitutive model which fully behaves for the characteristics what are measured in experiments. It is found from this code that the natural frequency of the laminated beams changes with both the bias magnetic field and the pre-stresses, and the dynamic responses excited by an alternating magnetic field of simple harmonic form display strong nonlinear characteristics, for example, the frequency multiplication and the ultraharmonic resonance phenomena.     

Resonant Magnetoelectric Effect with Strongly Nonlinear Magneto-Elastic Coupling in Magnetoelectric Laminate Composites

Considering the complex strongly nonlinear coupling characteristic of the magnetostrictive strain and magnetization under the excitation of the bias magnetic field and the pre-stress in the giant magnetostrictive material, this paper adopts the nonlinear magnetostrictive constitutive model and the equivalent circuit method to establish a strongly nonlinear resonant magnetoelectric (ME) effect theoretical model for the ME laminate composites compounding by the giant magnetostrictive material and the piezoelectric material. For the L-T mode magnetostrictive/piezoelectric/magnetostrictive (MPM) ME laminate, the predicted results coincide well with the experiment results of the resonant frequency and the resonant ME field coefficient varying with the external magnetic field when the pre-stress degenerates to zero in our model. The agreement indicates the proposed theoretical model validity. On the basis, we use the theoretical model to forecast the varying characteristic of the resonant ME field coefficient and the resonant frequency effect under the influence of the different bias magnetic field and the pre-stress in ME laminate composites. And we also predict that the resonant ME coefficient and the resonant frequency appear "reversal" with the pre-stress increasing. After that, the influence of the different volume ratio on the ME effect and resonant frequency is analyzed. Particularly, a resonant frequency value not influenced by the volume ratio with increasing bias magnetic or pre-stress occurs. This research can provide theory basis for improving the resonant ME conversion performance and for controlling the resonant frequency under the excitation of the bias conditions (i.e. the bias magnetic field and the pre-stress) for the ME devices (i.e. sensor, transducer, microwave device and so on).     

Magnetic force control with composite of giant magnetostrictive and piezoelectric materials

We propose a new magnetic force control device, composed of a giant magnetostrictive material (Terfenol-D) and a piezoelectric material (PZT), for coilless magnetic force control. The device uses the inverse magnetostrictive effect, whereby the variation of magnetization of a Terfenol-D rod controlled by PZT is converted to the variation of magnetic force by a magnetic circuit. Because PZT is electrically capacitive, the method has the advantage of low power consumption and low heat generation in static operation. We have fabricated several devices with different geometrical shapes of the rods and magnetic yokes, and we describe their characteristics such as power consumption, heat generation, and response. We discuss a magnetic circuit design strategy that uses the /spl Delta/E effect in magnetostrictive materials to increase the energy conversion efficiency.     

Dynamic response of the output force of giant magnetostrictive materials

International Journal of Mechanics and Materials in Design - A type of new intelligent micro-deformation material called giant magnetostrictive materials (GMMs) has a wide range of potential...     

TbFe巨磁致伸缩薄膜材料的研究进展

对TbFe巨磁致伸缩薄膜材料的研究进展进行了综述.主要对TbFe巨磁致伸缩薄膜材料的应用前景和提高TbFe巨磁致伸缩薄膜材料的低场磁致伸缩性能的方法进行了总结,指出了TbFe磁致伸缩薄膜研究中存在的主要问题,并对未来的研究方向进行了展望.