本文關(guān)鍵詞： 磁致伸縮致動(dòng)器 非線性多場(chǎng)耦合模型 磁滯行為 渦流損失　出處：《光學(xué)精密工程》2016年05期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：為提高超磁致伸縮致動(dòng)器(GMA)的精度,描述其在動(dòng)態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)環(huán)境下的復(fù)雜磁滯行為,設(shè)計(jì)了具有精密位移輸出的GMA,建立了包含磁滯及渦流損失的動(dòng)態(tài)非線性多場(chǎng)耦合模型。首先,采用模塊化方法設(shè)計(jì)了GMA;然后,利用熱力學(xué)理論和能量守恒定律,建立了超磁致伸縮材料非線性多場(chǎng)耦合本構(gòu)模型;最后,通過分析材料非線性本構(gòu)行為與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)行為間的耦合過程,提出了GMA的動(dòng)態(tài)非線性多場(chǎng)耦合模型。實(shí)驗(yàn)分析了能量損失及預(yù)緊力對(duì)系統(tǒng)特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:預(yù)緊力可改善系統(tǒng)輸出特性且存在最佳預(yù)緊狀態(tài);建立的模型能夠較準(zhǔn)確預(yù)測(cè)位移,平均相對(duì)誤差約為4.5%。另外,隨著頻率增加,異常和渦流能量損失以及磁滯量會(huì)增大,磁滯行為源于磁疇不可逆運(yùn)動(dòng)過程中的能量損失。實(shí)驗(yàn)還顯示:對(duì)于精密GMA系統(tǒng),不能忽略高頻渦流效應(yīng)。建立的模型較準(zhǔn)確地描述了動(dòng)態(tài)及準(zhǔn)靜態(tài)環(huán)境下GMA的復(fù)雜磁滯行為,由于考慮了材料本構(gòu)行為耦合和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為耦合,進(jìn)一步提高了GMA系統(tǒng)的精度。
[Abstract]:In order to improve the accuracy of Giant Magnetostrictive Actuator (GMA), the complex hysteresis behavior of GMA in dynamic and quasi-static environment is described. The dynamic nonlinear multi-field coupling model with hysteresis and eddy current loss is established. Firstly, the modularization method is used to design the GMA.Then, the thermodynamics theory and the law of conservation of energy are used. The nonlinear multi-field coupling constitutive model of giant magnetostrictive materials is established. Finally, the coupling process between the material nonlinear constitutive behavior and the structural dynamic behavior of the system is analyzed. The dynamic nonlinear multi-field coupling model of GMA is proposed. The effects of energy loss and preload on the system characteristics are analyzed experimentally. The results show that the preload force can improve the output characteristics of the system and the optimal preload state exists. The model can predict the displacement accurately, and the average relative error is about 4.5. In addition, with the increase of frequency, the energy loss and hysteresis of anomaly and eddy current will increase. The hysteresis behavior originates from the energy loss in the irreversible motion of the magnetic domain. The experiment also shows that the high frequency eddy current effect can not be ignored for the precise GMA system. The established model accurately describes the complex hysteresis behavior of the GMA in the dynamic and quasi static environment. The accuracy of GMA system is further improved by considering the coupling of constitutive behavior of materials and dynamic behavior of the system.
【作者單位】： 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.51305277) 教育部博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目(No.20132102120007) 遼寧省博士啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目(No.20131080) 中國(guó)博士后科學(xué)基金特別資助項(xiàng)目(No.2014T70261) 沈陽(yáng)市科技計(jì)劃資助項(xiàng)目(No.F15-199-1-14)
【分類號(hào)】：TB34

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本文編號(hào)：1511720