超磁致伸縮驅(qū)動器(Giant magnetostrictive actuator,簡稱GMA)具有響應(yīng)速度快、應(yīng)變量大、輸出力大等優(yōu)點,能夠?qū)崿F(xiàn)電磁能和機械能或電磁信息和機械位移信息之間相互轉(zhuǎn)換,是微位移驅(qū)動器、液壓元件和振動控制的重要驅(qū)動元件。但超磁致伸縮驅(qū)動器具有磁滯非線性特性,限制了超磁致伸縮驅(qū)動器的應(yīng)用范圍。因此,對超磁致伸縮驅(qū)動器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其磁滯非線性的建模分析,無論在理論和實際工程應(yīng)用方面都具有重要意義。本文以超磁致伸縮驅(qū)動器為研究對象,對預(yù)壓應(yīng)力裝置、溫度補償系統(tǒng)、磁場結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計并仿真分析。采用ANSYS有限元軟件對預(yù)壓力裝置進(jìn)行靜力學(xué)及模態(tài)分析,找出了驅(qū)動器的工作頻率區(qū)間;分析了溫度補償系統(tǒng)的散熱性能,表明所設(shè)計的溫度補償系統(tǒng)具有良好的降溫效果;建立了磁場結(jié)構(gòu)的磁路模型,并采用有限元法對其進(jìn)行仿真分析,表明了建立的磁路模型是準(zhǔn)確的;建立了超磁致伸縮驅(qū)動器的磁滯模型,并基于Jiles-Atherton模型建立了GMA的輸出力等效模型。研究結(jié)果表明:設(shè)計的新型的預(yù)壓應(yīng)力裝置承受最大應(yīng)力達(dá)955MPa,其一階諧振頻率為269.46Hz,其值小于GMA的工作頻率,對G...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 超磁致伸縮材料的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 超磁致伸縮材料的發(fā)展
        1.2.2 超磁致伸縮材料的特性
        1.2.3 超磁致伸縮材料的應(yīng)用
    1.3 超磁致伸縮驅(qū)動器的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 概述
        1.3.2 超磁致伸縮驅(qū)動器的發(fā)展
        1.3.3 超磁致伸縮驅(qū)動器的溫度補償方法
        1.3.4 超磁致伸縮驅(qū)動器的磁滯建模方法
    1.4 選題意義及研究內(nèi)容
        1.4.1 選題意義
        1.4.2 課題研究難點
        1.4.3 課題研究內(nèi)容
2 超磁致伸縮驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
    2.1 超磁致伸縮驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)
    2.2 預(yù)壓應(yīng)力裝置優(yōu)化設(shè)計
    2.3 溫度補償系統(tǒng)的設(shè)計
        2.3.1 驅(qū)動器的熱源
        2.3.2 熱載荷計算
        2.3.3 復(fù)合溫度控制裝置設(shè)計
        2.3.4 水冷卻系統(tǒng)設(shè)計
    2.4 磁場磁路的結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.5 驅(qū)動器設(shè)計結(jié)果
    2.6 本章小結(jié)
3 超磁致伸縮驅(qū)動器關(guān)鍵部件的有限元分析
    3.1 預(yù)壓應(yīng)力裝置的有限元分析
        3.1.1 有限元模型的建立
        3.1.2 彈簧板強度校核
        3.1.3 預(yù)壓力裝置的模態(tài)分析
    3.2 溫度補償系統(tǒng)的有限元分析
        3.2.1 新型溫度補償系統(tǒng)
        3.2.2 穩(wěn)態(tài)熱分析
    3.3 磁場結(jié)構(gòu)的有限元分析
        3.3.1 GMM棒上磁場分布建模
        3.3.2 控制磁場均勻性分析
    3.4 本章小結(jié)
4 超磁致伸縮驅(qū)動器的磁滯非線性建模
    4.1 磁滯非線性模型建立
        4.1.1 Jiles-Atherton模型
        4.1.2 等效力學(xué)模型
    4.2 模型求解
        4.2.1 方程離散化
        4.2.2 邊界條件處理
        4.2.3 差分格式穩(wěn)定性判斷
        4.2.4 模型的聯(lián)立求解
    4.3 本章小結(jié)
5 超磁致伸縮驅(qū)動器磁滯模型的數(shù)值仿真分析
    5.1 模型結(jié)果的比較分析
        5.1.1 磁滯非線性影響分析
        5.1.2 滯回環(huán)的比較
    5.2 討論參數(shù)對模型結(jié)果的影響
    5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介



本文編號：3971630