一、21世纪战略性功能材料——超磁致伸缩合金(论文文献综述)
崔路飞[1](2020)在《基于逆磁致伸缩效应的压力传感器设计与研究》文中提出超磁致伸缩材料—Giant Magnetostrictive Material(简写为GMM)凭借诸多效应而应用于高尖科技领域,而传感器领域作为现代的前沿科学领域,无论在自动控制方面还是在自动检测中都起着举足轻重的作用,把超磁致伸缩材料与传感器技术相结合一直是国内外研究的课题。维拉里效应是GMM的一个重要特性,应用其特性可以设计成逆磁致伸缩压力传感器,逆磁致伸缩压力传感器和传统的压力传感器相比较,具有过载能力强、抗干扰能力好、适用于比较复杂的环境等优点。因此,本文基于GMM逆效应机理,并结合GMM压力传感器存在漏磁问题,设计出一种闭合磁路装置,在此结构基础上提出了逆磁致伸缩压力传感器的设计方案,论文主要工作内容如下:(1)基于GMM逆效应机理和现有超磁压力传感器不足,设计出一种闭合磁路装置,在此基础上提出了逆磁致伸缩压力传感器的构思方案。通过对维拉里效应的介绍,引入了偏置磁场,在此基础上对偏置线圈参数进行理论计算,并验证出第四章仿真的最佳偏置电流I=2.4A是比较合理的。而且设计了相关的结构,具体包括GMM棒、闭合磁路装置、测量装置等结构,并介绍了它们的功能和用途同时选取了合适的材料。(2)逆磁致伸缩压力传感器的磁路分析与结构优化。首先,对闭合磁路结构进行有限元仿真研究,得出其结构的合理性。然后,对闭合磁路结构中的导磁体长度、圆通磁轭厚度与偏置线圈的长度进行单一优化,在优化的过程中,引入了磁通密度不均匀度η作为衡量标准。最后,通过正交试验对其进行筛选,得出偏置线圈长度对磁通密度不均匀度η影响最大,而圆通磁轭的厚度对试验结果η影响最小,并根据试验结果得出最佳组合方案。(3)逆磁致伸缩压力传感器的理论模型与仿真研究。首先,基于逆磁致伸缩压力传感器的特性建立了传感器理论模型;然后,利用COMSOLMultiphysics软件对预压力、偏置电流进行仿真研究,分别得到不同偏置电流在恒定压力下的GMM棒内部的磁化强度分布云图、不同压力在恒定偏置电流下GMM棒内部的磁化强度分布云图、最佳预压力与最佳偏置电流;在此基础上,对仿真出的数据进行统一化处理,对处理后的数据进行拟合,最后对传感器的灵敏度等静态特性进行研究。图[38]表[12]参[76]
高旭[2](2020)在《超磁致伸缩致动器的设计与分析》文中研究指明超磁致伸缩材料作为一种新型的智能材料,因为其具有响应速度快、输出力大、应变量大、定位精度高等优点,广泛应用于磁一声换能器、磁-机驱动器、各种新型传感器以及制备薄膜材料的应用等领域,基于超磁致伸缩材料制成的超磁致伸缩致动器是国内外的研究热点,已取得许多成果,但其还存在许多问题。在查阅了大量的文献资料后,本文针对致动器设计中尚存在的问题,在致动器的结构设计、磁场优化、性能分析等方面展开了研究和实验,同时对致动器的进一步优化做了理论设计。本文首先从精密加工领域智能材料的出现介绍课题背景,对比超磁致伸缩材料与其它智能材料的优势,然后详细介绍了磁致伸缩效应、超磁致伸缩材料的发展、特性以及应用前景。结合国内外超磁致伸缩致动器的研究现状和目前还存在的问题,提出研究的意义和主要研究内容。其次,分析了致动器的结构组成,阐述了致动器的工作原理和设计方法,并结合致动器设计过程中应该考虑的磁路结构、温控系统、预压装置等问题,提一套自己的设计方案,其中包括GMM棒的选择、激励线圈的计算、温控系统和预压装置的设计,得到致动器的设计简图。继而,介绍电磁场有限元法,通过有限元磁场仿真软件进行磁场仿真优化,分析了在不同磁路结构、不同螺线管长度、不同端部导磁块直径等情况下GMM棒轴向磁场强度和磁场均匀度,确定优化后的致动器结构。搭建了基于dSPACE系统的实验平台,对所设计的致动器进行性能测试,通过实验数据分析致动器的性能,验证设计的可行性并发现不足之处,提出了利用永磁体偏置磁场结构进一步优化致动器,分析对比四种永磁体结构,选择了磁场性能最好的圆筒形永磁体结构,并研究空气间隙、永磁体尺寸等因素对其磁场的影响。最后总结了全文的研究,并展望了下一步需要开展的工作。
高震东[3](2019)在《用于电站用泵振动抑制的磁致伸缩执行器研究》文中认为电站用泵的安全运行与水电站的整体运行效率息息相关,但电站用泵在运行过程中往往会产生振动危害,振动过大时会对泵造成损坏。目前常见的减振方法是采用被动的阻尼减振或提高泵的设计装配精度,但这些方法不能够对泵振动进行实时的主动抑制。在此基础上结合振动主动抑制理论对主动抑制电站用泵振动系统展开研究。研究振动主动抑制系统关键在于执行器的研究。由于磁致伸缩材料在驱动过程中具有驱动力大、响应时间快、性能输出稳定等优点,所以选择其为执行器的驱动元件。但是磁致伸缩材料存在涡流损耗、磁场分布不均匀、高励磁磁场和低输出位移等问题。这些问题都会影响磁致伸缩执行器的综合性能。本文针对这些问题展开研究,首先通过经典涡流损耗模型及有限元分析方法设计了三种不同结构的磁致伸缩复合棒。然后对纤维复合结构棒进行加工制备,最后通过测试系统对不同结构的Tb-Dy-Ho-Fe和执行器常用的Terfenol-D材料进行特性测试。实验及计算数据表明,Tb-Dy-Ho-Fe复合纤维材料可以有效的减少涡流损耗和提高低磁场下的输出性能。在确定了驱动材料之后,对磁致伸缩执行器结构进行设计,其设计关键在于驱动磁场、磁路结构、整体配合设计,通过对执行器数学模型计算和有限元分析方法确定了磁致伸缩棒的大小、驱动线圈的匝数、磁路的结构以及各个零件的尺寸。通过计算和仿真结果可知其磁场分布均匀,输出性能稳定。在设计完成之后,开始对磁致伸缩执行器进行加工并搭建好实验测试平台,对执行器的静、动态进行性能测试。测试了静态性能驱动电流为0A4A静态位移的变化量和动态性能在不同驱动电流(2A、2.8A)和不同频率下的动态位移变化量。结果表明,其静态最大输出位移为13μm,其动态在相同驱动电流不同频率下,频率越大其峰峰值越小,在相同频率不同电流下,其电流越大峰峰值越大,最大可测量到的频率分别为600Hz、800Hz。测试结果与仿真结果及计算结果相差不大,能有效的提高执行器的输出频率和整体输出性能。最后搭建振动主动抑制实验平台,通过Matlab/Simulink模拟仿真抑制电站用泵振动实验。模拟仿真结果表明,该执行器可以达到主动振动抑制效果,为磁致伸缩执行器在抑制电站用泵振动的开发与应用提供了一些参考,有一定的研究意义。
冒鹏飞[4](2018)在《超磁致伸缩驱动微定位平台的结构优化与建模分析》文中进行了进一步梳理精密定位技术是国家制造水平的一个重要标志,是精密驱动、精密测量、精密加工中的关键技术之一,在集成电路制造、超精密加工、数据存储技术、生物工程等领域均得到广泛应用。随着我国科技的高速发展,高尖装备特别是航空航天、精密加工、生物医疗以及微型操控机器人等领域,对定位的精密度提出了更高的挑战,传统的定位精度已经无法满足这些技术领域的要求,因此,利用现代精密驱动理论设计出行程大、性能高、可靠性强、定位速度快的定位平台成为这些技术领域突破的关键。论文基于超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,简称GMM)具有磁致伸缩应变大、能量密度高、响应速度快、输出力大、磁机耦合系数大、居里温度高并且能够实现电磁能—机械能的可逆转化等众多优点,设计出一种精密微定位驱动器,并以此为驱动源,设计出精密定位平台。主要工作以及结论如下:1、根据自由能极小值原理,阐述了超磁致伸缩材料的磁致伸缩机理。根据超磁致伸缩材料的材料特性,分别设计了超磁致伸缩驱动器(Giant Magnetostrictive actuator,简称GMA)的磁场结构、预应力机构、温控系统等,并以此为基础,结合实际加工技术能力,设计了超磁致伸缩驱动器的整体结构,依据现有GMM棒的几何形状尺寸确定GMA的各部分的几何尺寸。2、借助柔性铰链单元材料受力产生的弹性变形具有运动分辨率高、无摩擦、无需润滑、制造工艺简单等独特优点,基于理论力学和材料力学理论建立了直圆形柔性铰链机构的静力学模型,获得了柔性铰链几何参数与柔性铰链平台输出位移之间的理论数学模型。运用Matlab数值仿真软件对柔性铰链平台的几何参数进行了优化,获得了柔性铰链定位平台最优的设计参数,分别是最小厚度t=0.8mm,切割圆半径R=2.5mm,高度h=10mm,工作平台宽度为60mm。通过有限元方法对所设计的柔性铰链定位平台结构进行仿真验证,结果表明理论分析和仿真结果的最大误差仅为3.06%,从而验证了静力学理论分析的正确性,为柔性铰链定位平台的结构优化设计提供了理论基础。通过有限元方法对所设计的柔性铰链定位平台进行模态分析,结果表明理论分析和仿真结果的最大误差仅为0.8%,从而验证了动力学理论分析的正确性。3、介绍了国内外学者针对GMM磁滞非线性所创建的Preisach模型、神经网络模型、Duhem模型、J-A模型、自由能模型这五种磁滞非线性模型,基于此,选取了 Preisach模型,阐述了经典Preisach模型的含义,并在经典Preisach模型上,通过对Preisach模型的离散化,创建了 GMA磁滞特性数值模型。根据所设计的GMA具体尺寸,求解出磁场模型(Id~H)、以及磁滞伸缩模型(A~M),确定了 GMA的位移输出模型。性能测试表明:磁场强度H的实验结果与理论计算的最大误差为2.43kA/m;偏置线圈,磁场强度H的实验结果与理论计算的最大误差为1.74kA/m,验证了所建磁场强度公式的正确性。随着偏置电流的逐渐增大,GMA在同等电流下的最大行程变小,这与GMM的磁滞回线一致;随着偏置电流的增大即偏置磁场的增大,GMA的回程误差减小;所设计的GMA在偏执电流为0.6A时其状态最佳,验证了 GMA设计理论的正确性。位移测试平台实验结果与模型计算的结果基本吻合,证明所建模型能够较好的反映出GMA输出位移的实际情况,验证了所建Preisach模型的正确性。
殷毅[5](2018)在《稀土超磁致伸缩材料及其应用研究现状》文中进行了进一步梳理近些年发展起来的一种新型磁功能材料——稀土超磁致伸缩材料,显示出了广阔的发展前景。着重介绍了超磁致伸缩材料的基本特性和国内外发展近况以及在军事和海洋探索方面的应用。
李立方,双超军,段裘铭[6](2014)在《江西省稀土超磁致伸缩材料产业链现状及发展研究》文中提出本文介绍了超磁致伸缩材料的产生历史、年份、应用前景和基本原理,并对其产业链的现状进行了分析,同时根据江西省的调研数据得出了超磁致伸缩材料产业链的现状,并对其进行了数据分析与总结,最后建议我省应及早构建"稀土元素铽和镝分离—稀土超磁致伸缩材料制备—精密驱动器"完整产业链。
严柏平[7](2014)在《超磁致伸缩执行器磁机耦合模型及自感知应用研究》文中进行了进一步梳理超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,简称GMM)是一种可实现磁-机械双向可逆能量转换的智能材料,且材料应用中同时兼具执行和传感功能;基于超磁致伸缩材料的执行器(Giant Magnetostrictive Actuator,简称GMA)具有快速响应、大行程量、负载能力强、高可靠性等特点,在精密驱动、流量控制、阀门结构、主动减振、换能器等高新技术领域具有较好的应用前景。本文以超磁致伸缩执行器为研究对象,针对超磁致伸缩材料内的磁畴角度偏转、磁化和磁弹性等磁机耦合关系以及执行器中有效磁场的优化、感知开展研究,建立了适用于超磁致伸缩执行器自感知应用的材料感知和执行器应用理论。研制了超磁致伸缩执行器,并搭建实验测试平台,实验测评了执行器的应用特性,且对执行器的自感知应用进行验证。研究结果有利于完善超磁致伸缩材料磁机耦合及磁弹性效应的本构模型,研究内容对执行器的自感知应用拓展具有理论指导意义。针对超磁致伸缩材料本构模型中的“磁问题”展开研究。基于自由能极小原理及磁畴偏转理论,采用坐标变换和图解法相结合,研究了超磁致伸缩材料在不同载荷作用下的磁畴偏转、跃迁特性,建立了简化的适用于材料磁感知应用的磁畴偏转数值方法,直观解释了GMM材料在不同载荷作用下的磁致伸缩机理;在此基础上,研究了磁畴偏转数值方法对材料本构参数的参数依赖性。研究结果表明:预压应力有利于压磁效应中90°畴的积累,但不利于磁弹性效应中磁畴的偏转和磁化的进行;[110]取向晶体中磁畴的偏转均可简化为平面内的磁畴旋转,磁畴的跃迁效应为磁畴角度所处平面间的跃迁变化,其中35.3°方向磁畴在压磁和磁弹性效应中的偏转及跃迁是材料具有大磁致伸缩效应的关键;各项异性常数K1和K2的不同取值将影响材料磁畴偏转特性和磁畴角度跃迁的临界载荷值,且材料磁畴偏转数值方法对磁晶各向异性常数和能量分布因子等具有明显的参数依赖性。在磁畴偏转数值方法的基础上,研究了超磁致伸缩材料磁机能量耦合中的磁弹性效应。通过实验测试完成超磁致伸缩材料磁畴偏转数值方法的本构参数辨识,完善了材料的磁畴偏转模型;在此基础上,研究载荷作用下磁畴偏转的磁机耦合理论及应变量输出特性;分析磁机耦合过程中的能量转换关系,建立输入-输出载荷参量间二端口网络的等效电路关系,论证基于磁畴偏转数值方法的材料自感知可行性,为执行器自感知的应用提供理论指导。其中,修正的磁畴偏转数值方法能够较好描述超磁致伸缩材料的磁化和应变量特性,进一步论证了压应力对压磁和磁弹性效应的贡献,压应力将增大材料的有效磁致伸缩应变,但达到同等应变量需更大的磁场载荷;研究内容完善了材料的磁机耦合理论,为超磁致伸缩执行器的自感知应用设计及论证提供基础理论指导。针对超磁致伸缩执行器中的磁和热问题展开研究,完成执行器自感知应用的设计优化和磁场感知关系的建立。解析优化超磁致伸缩执行器中励磁线圈结构及空间磁场分布,研究了考虑超磁致伸缩材料磁导率下执行器内有效磁场分布,修正材料轴向磁场分布的不均性,建立了考虑GMM磁导率下精确的励磁电流-磁场间的数学关系;计算分析超磁致伸缩执行器内的损耗和热传递,仿真明确不同励磁状态下GMA中温升特性;建立执行器中励磁线圈磁感知的数学关系,完善超磁致伸缩执行器的感知应用模型。研究结果表明:超磁致伸缩材料磁导率的不同取值将影响材料轴向磁场分布,其中,GMM材料的端部磁场将高于中间位置,且磁导率的增加有利于增强轴向磁场的均匀性,同时使得材料内平均磁场的数值减小。最后,设计制作了超磁致伸缩执行器,搭建实验测试平台。完成超磁致伸缩材料及其执行器输出机械特性、温度特性、动态特性的测试评价,论证了超磁致伸缩材料感知模型和执行器自感知应用模型的正确性。结果表明,所设计的超磁致伸缩执行器在15MPa压应力作用下,能够实现大于45μm、3.6MPa冲击力输出,其最大输出应力达到12.5MPa;GMA在静态、动态励磁下均存在应变量的滞回,且滞回重复性较好,其动态谐振频率在1200Hz左右,磁机耦合系数达0.572;在超磁致伸缩自感知验证中,预压应力载荷的感知误差为0.50.6的标准差,应变量感知数值与实测结果的最大误差小于2.5μm,重复试验误差约1μm,论证了所建立磁畴偏转数值方法的正确性和自感知应用的可行性。
刘敬华,张天丽,王敬民,蒋成保[8](2012)在《巨磁致伸缩材料及应用研究进展》文中研究指明巨磁致伸缩材料是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。
赵沛[9](2012)在《超磁致伸缩材料力磁耦合特性实验研究》文中研究表明超磁致伸缩材料TbDyFe合金是一种新型的功能材料,常被称为Terfenol-D,以具有响应速度快、输出应变大和能量密度高以及磁晶各向异性低等优点在现代高新技术领域应用广泛,但TbDyFe合金在磁场、应力场以及力磁耦合场作用下具有复杂的非线性响应特征,直接与智能系统的性能指标和精确、可靠运行相关。本学位论文针对超磁致伸缩材料TbDyFe合金在力磁耦合作用下静、动态耦合特征以及应用于功能器件中的动力学问题进行了实验研究。首先,研究了具有<110>择优定向的超磁致伸缩TbDyFe合金棒材(成分为Tb0.27Dy0.73Fe1.95、Tb0.3Dyo.7Fe1.95和Tb0.45Dyo.55Fe1.95合金)在力磁耦合作用下的磁弹性特性,分别给出了三种材料在不同外加载荷作用下的不同磁特性、磁致伸缩和力学特性,并结合铁磁学磁畴理论解释了实验结果和现象,揭示了不同成分的TbDyFe合金力磁耦合性能上的差异,其结果的获得奠定了理论研究的基础以及便于实际工程的选择和应用。其次,针对超磁致伸缩材料动态特性实验研究,自行设计实验装置和针对性强的软件测控系统。动态装置可以满足力磁耦合动态实验要求;测控软、硬件可以完成实验装置的自动运行和材料动态特性的测试与数据保存,能够测定材料动态本构模型中所需的超磁致伸缩材料基本力学参数、物理参数等,实现了材料力磁耦合动态情形测试和以超磁致伸缩材料为基础的功能器件特性研究。与商用成套设备和软件相比,便于应用其它动力学特性实验研究,且易于扩展和提高相应功能。利用研制的动态实验装置和测控系统,实验研究了超磁致伸缩材料TbDyFe合金力磁耦合时变特征时的磁致伸缩动态特性行为,包括针对TbDyFe合金棒材在不同预应力、时变磁场(包括激励磁场时变幅值和时变激励频率)和有、无偏置磁场作用下的动态特性实验测量,得到了多种力磁耦合磁致伸缩动态响应特性。发现动态加载磁场的频率变化对超磁致伸缩动态响应特性的影响最为突出。最后,开展了超磁致伸缩执行器动力学响应特征实验研究。超磁致伸缩材料本身具有强的力磁耦合非线性特性,应用于执行器系统中,执行器结构与超磁致伸缩材料本身形成的整体系统耦合使执行器输出特性更加复杂。通过对执行器内部超磁致伸缩材料施加预应力和偏置磁场,分别研究了执行器基本共振频率变化特性和简谐激励作用下执行器输出特征变化特性,利用波形图、相图和频谱图对实验数据进行分析,得到了超磁致伸缩执行器的动力学响应特征规律。总之,通过本文的工作,完善了现有的超磁致伸缩材料<110>定向的TbDyFe合金的力磁耦合行为实验研究,为更加深入开展理论研究和探讨以此类材料为主要元件的智能器件的设计和应用问题奠定了一定的实验基础。
莫荣军[10](2012)在《磁感式电流传感器研究与设计》文中认为随着电力工业智能化、自动化和市场化进程的加快,对在电力系统中电能计量和继电保护起重要作用的电流传感器提出了更高的要求。目前广泛应用的电磁感应式电流互感器存在着易磁饱和、频带窄、输出线性度差、铁磁谐振、含油易燃易爆、体积笨重和维护困难等诸多问题。随着国家电网升级改造电压等级越来越高,这些问题更是日渐突出并亟待解决。本文正是基于上述原因对电流传感系统进行研究,分别采用霍尔磁场传感器、各向异性磁阻磁场传感器和超磁致伸缩材料(GMM)研制了三种不同的电流传感系统。其中,前两种基于磁场传感器的电流传感系统研制了独立的传感探头、数据采集模块、主控模块、显示模块和上位机接口。采用坡莫合金和铜箔对传感探头进行电磁屏蔽,能有效的消除大部分的外界电磁干扰。编写了软件程序对磁场数据进行采集和处理,并对数据进行了线性拟合和标定,分析了拟合后测试数据的误差,研究了系统的重复性、精度和温度漂移特性。根据超磁致伸缩材料的原理和优秀磁场测量特性,研制了适用于直流电流检测的螺线管传感探头,对螺线管的各项参数做了详细的分析和计算。应用电子散斑干涉技术(ESPI)光学原理搭建了光路对超磁致伸缩材料产生的伸缩应变进行检测,通过CCD相机获取散斑干涉图像,然后在PC机上采用ESPI软件的相减模式得到散斑条纹图像,并应用MATLAB软件对散斑条纹图像进行条纹间距提取。根据获得的条纹间距信息,对系统进行标定和曲线拟合后最终得到被测电流与条纹间距之间的函数关系。最后对基于超磁致伸缩材料的电流传感系统进行了测试,并对测试数据、误差和温度特性进行了分析。通过对三种电流传感系统的分析和比较表明,传统的霍尔电流传感技术具有技术成熟、精度高、稳定性强和测量范围大等优点,在电流传感领域广泛应用。各向异性磁阻和超磁致伸缩材料作为一种新技术和功能材料,在电流传感领域具有广阔的应用前景和研究价值。结合超磁致伸缩材料和ESPI技术的新型电流传感方案具有一定的可行性和实用性。
二、21世纪战略性功能材料——超磁致伸缩合金(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、21世纪战略性功能材料——超磁致伸缩合金(论文提纲范文)
(1)基于逆磁致伸缩效应的压力传感器设计与研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题来源和研究意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 超磁致伸缩材料的介绍及特点 |
1.2.1 超磁致伸缩材料介绍 |
1.2.2 超磁致伸缩材料的性能 |
1.2.3 GMM物理效应 |
1.3 超磁传感器的研究现状与应用 |
1.3.1 国外研究概况 |
1.3.2 国内研究概况 |
1.4 课题的主要研究内容 |
2 逆磁致伸缩压力传感器的逆效应机理与结构设计 |
2.1 引言 |
2.2 超磁材料逆效应机理 |
2.3 逆磁致伸缩压力传感器的结构设计 |
2.3.1 GMM棒的设计与选型 |
2.3.2 偏置线圈的设计 |
2.3.3 磁路设计 |
2.3.4 隔磁套筒与隔磁端盖设计 |
2.3.5 测量装置 |
2.4 逆磁致伸缩压力传感器的整体结构 |
2.5 本章小结 |
3 逆磁致伸缩压力传感器的磁路分析与结构优化 |
3.1 引言 |
3.2 磁路分析 |
3.2.1 磁路设计 |
3.2.2 磁场有限元模型 |
3.2.3 磁路仿真 |
3.3 逆磁致伸缩压力传感器结构优化 |
3.3.1 导磁体结构优化 |
3.3.2 圆通磁轭结构优化 |
3.3.3 偏置线圈结构优化 |
3.3.4 磁路结构最佳优化组合 |
3.4 本章小结 |
4 逆磁致伸缩压力传感器的理论模型与仿真研究 |
4.1 引言 |
4.2 逆磁致伸缩压力传感器理论模型 |
4.3 预压力对传感器的影响 |
4.3.1 压力传感器几何模型与划分网格 |
4.3.2 预压力有限元仿真 |
4.4 偏置磁场有限元仿真研究 |
4.4.1 逆磁致伸缩压力传感器偏置磁场有限元模型 |
4.4.2 偏置电流和压力对磁化强度的影响 |
4.4.3 偏置电流对传感器输出电压的影响 |
4.5 传感器静态特性研究 |
4.5.1 灵敏度 |
4.5.2 线性度 |
4.5.3 测试量程 |
4.6 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及攻读硕士学位期间主要科研成果 |
(2)超磁致伸缩致动器的设计与分析(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.1.1 精密加工 |
1.1.2 智能材料的发展与研究现状 |
1.1.3 SMA、PZT、GMM的发展历史与特点 |
1.2 磁致伸缩效应及超磁致伸缩材料的应用 |
1.2.1 磁致伸缩效应 |
1.2.2 磁致伸缩的产生机理 |
1.2.3 磁致伸缩材料的发展 |
1.2.4 超磁致伸缩材料的特性与应用前景 |
1.3 超磁致伸缩致动器研究现状 |
1.4 本论文的研究意义与内容 |
1.4.1 存在的主要问题 |
1.4.2 研究的意义 |
1.4.3 主要研究内容 |
第2章 超磁致伸缩致动器的结构设计 |
2.1 引言 |
2.2 超磁致伸缩致动器的结构及工作机理 |
2.3 超磁致伸缩致动器的设计分析 |
2.3.1 超磁致伸缩致动器的设计方法介绍 |
2.3.2 超磁致伸缩致动器的设计应考虑的问题 |
2.4 超磁致伸缩致动器的结构及磁路设计 |
2.4.1 超磁致伸缩棒选择 |
2.4.2 磁场及线圈尺寸计算 |
2.4.3 超磁致伸缩棒轴向预压力的设计 |
2.4.4 温升控制结构的设计 |
2.5 本章小结 |
第3章 超磁致伸缩致动器的磁路优化 |
3.1 引言 |
3.2 用ANSYS软件进行磁场仿真 |
3.2.1 电磁场有限元分析简介 |
3.2.2 有限元分析方法特点 |
3.2.3 电磁场有限元分析 |
3.3 磁路结构的优化 |
3.3.1 磁路简化 |
3.3.2 不同磁路结构的轴向磁场分布特性 |
3.3.3 螺线管线圈轴向长度对GMM棒轴向磁场均匀性的影响 |
3.3.4 端部导磁块直径对磁场均匀性影响 |
3.4 超磁致伸缩致动器磁场有限元分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 超磁致伸缩致动器的实验与分析 |
4.1 引言 |
4.2 实验平台及实验结果 |
4.2.1 实验平台搭建 |
4.2.2 实验结果分析 |
4.3 永磁体式偏置磁场 |
4.3.1 永磁体结构介绍 |
4.3.2 永磁体偏置磁场仿真 |
4.3.3 空气间隙对圆筒形永磁体结构偏置磁场的影响 |
4.3.4 永磁体尺寸对圆筒形永磁体结构偏置磁场的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 主要创新点 |
5.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(3)用于电站用泵振动抑制的磁致伸缩执行器研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 电站用泵概述 |
1.1.2 电站用泵振动所产生的危害 |
1.2 振动抑制方法概述 |
1.3 磁致伸缩材料概述 |
1.3.1 磁致伸缩材料发展 |
1.3.2 磁致伸缩材料应用 |
1.4 磁致伸缩执行器常见结构及研究现状 |
1.4.1 磁致伸缩执行器的常见结构 |
1.4.2 磁致伸缩执行器国外研究现状 |
1.4.3 磁致伸缩执行器国内研究现状 |
1.5 论文研究意义及研究工作安排 |
1.5.1 研究意义 |
1.5.2 论文各章节安排 |
第二章 磁致伸缩复合材料设计及性能分析 |
2.1 基于涡流损耗分析的磁致伸缩材料设计 |
2.1.1 磁致伸缩材料涡流损耗理论模型 |
2.1.2 磁致伸缩材料涡流损耗分析 |
2.1.3 磁致伸缩复合材料的加工 |
2.2 磁致伸缩材料特性及分析 |
2.2.1 磁致伸缩材料的物理性能 |
2.2.2 磁致伸缩材料特性分析实验 |
2.3 本章小结 |
第三章 磁致伸缩执行器结构设计 |
3.1 磁致伸缩执行器基本工作原理 |
3.2 磁致伸缩执行器结构设计 |
3.2.1 执行器驱动元件设计 |
3.2.2 驱动线圈及磁路设计 |
3.2.3 预紧力装置 |
3.2.4 磁致伸缩执行器结构的确立 |
3.3 本章小结 |
第四章 磁致伸缩执行器的有限元分析 |
4.1 多物理场耦合及有限元分析方法概述 |
4.2 磁致伸缩复合材料建模及有限元分析 |
4.3 磁致伸缩执行器的动态模型及有限元分析 |
4.3.1 执行器动态模型的建立 |
4.3.2 磁致伸缩执行器几何建模 |
4.3.3 磁路的有限元分析 |
4.3.4 磁致伸缩执行器的输出特性分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 磁致伸缩执行器样机的实验研究 |
5.1 实验系统的平台搭建 |
5.2 实验结果与讨论 |
5.2.1 磁致伸缩执行器静态实验结果 |
5.2.2 磁致伸缩执行器动态实验结果 |
5.3 模拟电站用泵振动抑制实验 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 研究总结 |
6.2 进一步的工作与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
(4)超磁致伸缩驱动微定位平台的结构优化与建模分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题来源与研究意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 微定位平台的研究现状 |
1.2.1 微定位平台驱动器的研究现状 |
1.2.2 微定位平台传动机构的研究现状 |
2 超磁致伸微定位平台驱动器的结构优化设计 |
2.1 磁致伸缩材料 |
2.2 超磁致伸缩材料的优点 |
2.3 超磁致伸缩材料的磁致伸缩机理 |
2.4 超磁致伸缩驱动器的结构设计 |
2.4.1 超磁致伸缩驱动器设计目标 |
2.4.2 超磁致伸缩驱动器磁路设计 |
2.4.3 超磁致伸缩驱动器预应力机构设计 |
2.4.4 超磁致伸缩驱动器降温系统设计 |
2.4.5 超磁致伸缩驱动器的整体结构 |
2.5 本章小结 |
3 微定位平台传动机构的优化设计与分析 |
3.1 传动机构的结构 |
3.2 传动机构的传动模型 |
3.2.1 单组柔性铰链数学模型 |
3.2.2 柔性铰链传动机构的数学模型 |
3.3 柔性铰链传动机构的优化设计 |
3.4 柔性铰链传动机构的有限元分析 |
3.4.1 柔性铰链传动机构有限元模型 |
3.4.2 静力学仿真分析 |
3.5 柔性铰链传动机构的动力学建模与模态分析 |
3.5.1 动力学模型 |
3.5.2 模态仿真分析 |
3.7 本章小结 |
4 超磁致伸缩驱动微定位平台的输出位移建模方法 |
4.1 微定位平台结构与工作原理 |
4.2 微定位平台的磁滞非线性分析 |
4.3 微定位平台的Preisach磁滞非线性模型 |
4.3.1 建模方法分类 |
4.3.2 Preisach磁滞模型 |
4.4 微定位平台的输出位移建模 |
4.4.1 磁场模型 |
4.4.2 磁致非线性模型 |
4.4.3 磁致伸缩模型 |
4.5 本章小结 |
5 超磁致伸缩微定位平台的性能测试 |
5.1 实验平台搭建 |
5.1.1 超磁致伸缩驱动器 |
5.1.2 高精度直流电源 |
5.1.3 高精度位移传感器 |
5.1.4 数字高斯计 |
5.1.5 冷却水泵 |
5.1.6 温度传感器 |
5.2 线圈内部磁感应强度测试 |
5.3 超磁致伸缩驱动器的输出位移测试 |
5.4 超磁致伸缩驱动微定位平台的位移测试 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及攻读硕士学位期间主要科研成果 |
(6)江西省稀土超磁致伸缩材料产业链现状及发展研究(论文提纲范文)
0 引言 |
1 稀土超磁致伸缩材料 |
2 稀土超磁致伸缩材料应用现状 |
3 江西省稀土超磁致伸缩材料产业链现状 |
3.1 定南县超磁致伸缩材料及器件项目 |
3.2 赣州水西基地稀土超磁致伸缩材料项目 |
3.3 安远县稀土超磁致伸缩材料项目 |
3.4 龙南县稀土超磁致伸缩材料项目 |
3.5 大余县新型稀土铁超磁致伸缩材料项目 |
4 稀土超磁致伸缩材料产业链建议 |
5 结束语 |
(7)超磁致伸缩执行器磁机耦合模型及自感知应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题的来源及研究的目的和意义 |
1.2 超磁致伸缩材料研究现状 |
1.2.1 超磁致伸缩材料的特点及发展现状 |
1.2.2 超磁致伸缩材料磁机耦合模型研究现状 |
1.3 超磁致伸缩执行器国内外研究现状 |
1.3.1 超磁致伸缩执行器介绍 |
1.3.2 超磁致伸缩执行器的应用现状 |
1.3.3 自感知执行器的研究现状 |
1.4 当前研究所存在的问题 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第2章 超磁致伸缩材料磁畴偏转机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 磁畴偏转特性的数值分析方法 |
2.2.1 基于磁畴角度偏转的数值方法 |
2.2.2 磁畴角度偏转中的能量关系 |
2.3 基于磁畴角度偏转的磁化特性研究 |
2.3.1 压磁效应中的磁畴偏转特性 |
2.3.2 磁弹性效应中的磁畴偏转特性 |
2.3.3 磁畴偏转过程中磁化特性研究 |
2.3.4 磁畴偏转数值方法的参数依赖性研究 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于磁畴偏转机理的磁机耦合模型研究 |
3.1 引言 |
3.2 磁畴偏转数值方法的本构参数辨识 |
3.2.1 基于磁畴角度偏转的应变量计算 |
3.2.2 超磁致伸缩材料本构参数的辨识 |
3.3 基于磁畴偏转的磁机耦合理论 |
3.3.1 超磁致伸缩材料中的能量转换 |
3.3.2 超磁致伸缩材料的本构耦合关系 |
3.3.3 超磁致伸缩材料磁机耦合理论 |
3.3.4 基于磁畴偏转机理的 JA 模型修正 |
3.4 基于磁状态参量变化的自感知研究 |
3.5 本章小结 |
第4章 超磁致伸缩执行器的优化及自感知应用 |
4.1 引言 |
4.2 GMA 优化中的主要内容 |
4.2.1 超磁致伸缩执行器结构介绍 |
4.2.2 考虑自感知应用的 GMA 优化分析 |
4.3 超磁致伸缩执行器中的磁场优化及解析 |
4.3.1 线圈结构的优化 |
4.3.2 执行器空间磁场的解析 |
4.3.3 考虑 GMM 材料磁导率下的磁场分布及计算 |
4.4 GMA 中的温升特性及抑制方法分析 |
4.4.1 GMA 中的损耗分析 |
4.4.2 GMA 中的温升特性研究 |
4.4.3 考虑自感知应用的 GMA 温升抑制方法分析 |
4.5 GMA 的自感知应用研究 |
4.5.1 GMA 中磁感知关系的建立 |
4.5.2 GMA 中感知功能的实现 |
4.6 本章小结 |
第5章 超磁致伸缩执行器实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验测试原理及平台 |
5.2.1 GMM 基础特性的测试原理 |
5.2.2 GMA 的试验测试平台 |
5.3 超磁致伸缩材料及执行器性能测试 |
5.3.1 GMM 的基础实验测试与分析 |
5.3.2 GMA 的输出机械特性测试与分析 |
5.3.3 GMA 动态特性测试与分析 |
5.3.4 GMA 中磁场感知的实验研究 |
5.4 超磁致伸材料及其执行器的自感知验证 |
5.4.1 GMM 的感知模型验证 |
5.4.2 GMA 的自感知验证 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(8)巨磁致伸缩材料及应用研究进展(论文提纲范文)
1 前言 |
2 稀土巨磁致伸缩材料 |
2.1 Tb Dy Fe磁致伸缩材料的合金化研究 |
2.2 Sm Fe体系磁致伸缩材料的合金化研究 |
2.3 稀土巨磁致伸缩材料的理论研究 |
2.4 稀土巨磁致伸缩材料的制备技术 |
2.4.1 稀土巨磁致伸缩材料取向晶体和单晶 |
2.4.2 稀土巨磁致伸缩薄膜材料 |
2.4.3 烧结稀土巨磁致伸缩材料 |
2.4.4 稀土巨磁致伸缩粘结复合材料 |
2.4.5 稀土巨磁致伸缩材料的表面改性 |
3 非稀土巨磁致伸缩材料 |
3.1 Fe Ga磁致伸缩材料的合金化研究 |
3.2 FeGa合金的磁致伸缩特性研究 |
3.3 Mn基反铁磁磁致伸缩合金 |
3.4 非稀土巨磁致伸缩合金的制备技术 |
3.4.1 非稀土巨磁致伸缩合金取向多晶和单晶体 |
3.4.2 非稀土巨磁致伸缩丝材 |
3.4.3 非稀土巨磁致伸缩合金带材和薄膜 |
4 巨磁致伸缩材料的应用研究 |
4.1 声学换能领域 |
4.2 阀门液压领域 |
4.3 微位移与微振动控制领域 |
5 结语 |
(9)超磁致伸缩材料力磁耦合特性实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 超磁致伸缩材料的发展 |
1.1.2 超磁致伸缩材料的特性 |
1.1.3 超磁致伸缩材料物理机制 |
1.1.4 超磁致伸缩材料的应用 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 超磁致伸缩材料力磁耦合静态特性研究 |
1.2.2 超磁致伸缩材料力磁耦合动态特性研究 |
1.2.3 超磁致伸缩执行器动力学特性研究现状 |
1.3 本文工作 |
第二章 超磁致伸缩材料TbDyFe定向合金力磁耦合作用下磁弹特性实验研究 |
2.1 实验步骤与方法 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验方案 |
2.2 实验结果与分析 |
2.2.1 三种不同成分比的TbDyFe合金材料择优取向 |
2.2.2 高磁场作用下TbDyFe合金力磁耦合磁弹特性行为 |
2.2.3 低磁场作用下TbDyFe合金力磁耦合磁弹特性行为 |
2.3 本章小结 |
第三章 超磁致伸缩执行器结构与测控系统总体设计 |
3.1 超磁致伸缩材料基本特性 |
3.2 超磁致伸缩执行器结构设计 |
3.2.1 执行器工作原理 |
3.2.2 执行器结构设计 |
3.2.3 超磁致伸缩执行器结构参数 |
3.3 超磁致伸缩执行器测控系统 |
3.3.1 基本参数测量原理 |
3.3.2 控制及数据采集的硬件结构 |
3.3.3 控制及数据采集的软件结构 |
3.4 超磁致伸缩执行器整体系统性能测试结果 |
3.5 本章总结 |
第四章 力磁耦合时变特征对超磁致伸缩材料动态磁致伸缩特性影响实验研究 |
4.1 超磁致伸缩材料动态特性测试实验方案 |
4.2 超磁致伸缩材料动态特性实验结果 |
4.2.1 无偏置磁场时力磁耦合时变特征对材料动态特性的影响 |
4.2.2 有偏置磁场时力磁耦合时变特征对材料动态特性的影响 |
4.3 本章小结 |
第五章 超磁致伸缩材料执行器动力学特性实验研究 |
5.1 超磁致伸缩执行器动力学实验方案 |
5.2 超磁致伸缩执行器固有频率特性 |
5.3 超磁致伸缩执行器动力学特性 |
5.4 本章小结 |
第六章 结束语 |
参考文献 |
在学期间完成的成果 |
致谢 |
(10)磁感式电流传感器研究与设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题的研究目的和意义 |
1.2 电流传感器概述 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 电流传感器的研究现状 |
1.3.2 超磁致伸缩材料的研究现状 |
1.4 课题的主要研究内容 |
第二章 基于磁场传感器的电流传感系统 |
2.1 霍尔电流传感器 |
2.1.1 霍尔效应与霍尔传感器 |
2.1.2 电流传感探头设计 |
2.1.3 信号调理和 A/D 转换电路 |
2.1.4 主控模块及显示模块设计 |
2.1.5 系统软件设计 |
2.2 各向异性磁阻电流传感器 |
2.2.1 各向异性磁阻磁场传感器 |
2.2.2 电流传感探头及主控模块电路 |
2.2.3 电流传感软件程序设计 |
2.3 本章小结 |
第三章 超磁致伸缩材料及其应用 |
3.1 磁致伸缩效应 |
3.2 超磁致伸缩材料结构和特性 |
3.2.1 超磁致伸缩材料的结构 |
3.2.2 超磁致伸缩材料的特性 |
3.3 超磁致伸缩材料的应用 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于超磁致伸缩材料的电流传感器 |
4.1 超磁致伸缩材料对电流磁场的传感 |
4.1.1 螺线管传感探头研制 |
4.1.2 超磁致伸缩材料在磁场中的伸缩应变 |
4.2 电子散斑干涉技术在微位移测量领域的应用 |
4.2.1 电子散斑干涉原理 |
4.2.2 光学实验平台搭建 |
4.2.3 电子散斑干涉图像处理模式 |
4.3 散斑干涉图像条纹信息提取 |
4.3.1 图像预处理 |
4.3.2 散斑条纹特征提取 |
4.3.3 直线拟合 |
4.3.4 条纹间距计算 |
4.4 本章小结 |
第五章 电流传感系统测量结果和误差分析 |
5.1 基于磁场传感器的电流传感系统测量结果和误差分析 |
5.1.1 交流大电流测试平台的搭建 |
5.1.2 传感探头电磁场屏蔽设计 |
5.1.3 霍尔电流传感系统测量结果与误差分析 |
5.1.4 各向异性磁阻电流传感系统测量结果与误差分析 |
5.2 基于超磁致伸缩材料的电流传感系统测量结果和误差分析 |
5.3 霍尔效应、各向异性磁阻和超磁致伸缩材料三种电流传感方案的比较 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 部分散斑条纹图像 |
作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
四、21世纪战略性功能材料——超磁致伸缩合金(论文参考文献)
- [1]基于逆磁致伸缩效应的压力传感器设计与研究[D]. 崔路飞. 安徽理工大学, 2020
- [2]超磁致伸缩致动器的设计与分析[D]. 高旭. 华侨大学, 2020(01)
- [3]用于电站用泵振动抑制的磁致伸缩执行器研究[D]. 高震东. 南昌工程学院, 2019(07)
- [4]超磁致伸缩驱动微定位平台的结构优化与建模分析[D]. 冒鹏飞. 安徽理工大学, 2018(12)
- [5]稀土超磁致伸缩材料及其应用研究现状[J]. 殷毅. 磁性材料及器件, 2018(03)
- [6]江西省稀土超磁致伸缩材料产业链现状及发展研究[J]. 李立方,双超军,段裘铭. 科技广场, 2014(10)
- [7]超磁致伸缩执行器磁机耦合模型及自感知应用研究[D]. 严柏平. 哈尔滨工业大学, 2014(12)
- [8]巨磁致伸缩材料及应用研究进展[J]. 刘敬华,张天丽,王敬民,蒋成保. 中国材料进展, 2012(04)
- [9]超磁致伸缩材料力磁耦合特性实验研究[D]. 赵沛. 兰州大学, 2012(09)
- [10]磁感式电流传感器研究与设计[D]. 莫荣军. 桂林电子科技大学, 2012(08)
标签:磁致伸缩论文; 磁致伸缩位移传感器论文; 磁场强度论文; 耦合系数论文; 测试模型论文;