磁致伸缩/压电层叠复合材料磁电效应分析

采用有限元分析软件COMSOL5.0建立了三维悬臂梁模型,分析了磁致伸缩/压电/磁致伸缩叠层复合材料的磁电系数α_(ME),并就几何参数对复合结构磁电系数的影响进行了优化分析.首先,利用稳态求解器研究了磁电层状复合结构内部的应力、应变、位移以及电势分布情况,利用瞬态求解分析了磁电复合结构各变量动态分布规律;其次,应用小信号频域分析研究了该结构的谐振频率以及在不同偏置磁场对输出电压的影响,结果表明,随着直流偏置磁场的增加,输出电压逐渐减小.改变复合材料不同层的厚度,分析了磁电层与压电层厚度比t_m/t_p对磁电系数的影响,结果表明,随着厚度比增加,α_(ME)逐渐增大,其增加速率逐渐减小;最后,分析了磁电系数α_(ME)随复合结构面积、长宽比的变化情况.分析表明,α_(ME)随磁电复合结构面积的增加逐渐增加,其增加速率逐渐减小;当磁电复合结构面积恒定时,其磁电系数随长宽比L/W增加表现出先增加后减小的趋势,存在最优值.

电磁波在等离子体中的传播衰减

针对通信黑障的问题,文中从电磁波在等离子体中的传播特性出发,利用Matlab数值仿真,研究不同电磁波频段,不同等离子体参数,包括等离子频率、碰撞频率、等离子温度、压强等对电磁波传播衰减的影响,以及外加磁场作用下,不同极化的电磁波在等离子体层的传播衰减特性。研究结果表明:外加磁场可明显降低圆极化电磁波衰减,并且当外加磁场满足一定条件,大于最小磁场强度时,电磁波衰减小于10 dB;且同等条件下右旋极化比左旋极化电磁波的衰减更小,为了获得较小的电磁波衰减,右旋极化电磁波所需的磁场强度也小于左旋极化。

等离子体电磁波传播的仿真研究

飞行器再入大气层时高速压缩周围气体,在高温作用下会在飞行器表面生成一层等离子体,导致通信信号难以传输,这是研究降低等离子体电磁波损耗的重要原因。文中针对电磁波在等离子体中的传播特性进行了理论分析,并在CST软件中建立了等离子体模型,仿真并分析了等离子体电波传播的损耗特性。为了改善电磁波通过等离子体层的能力,降低损耗,在等离子体区施加电场。仿真结果表明:施加电场后,对于频率f>7.25 GHz的电磁波,其在等离子体内的传播常数S21减小,传播能力提升,最大改善了6 dB。文中设计了等离子体试验箱,通过仿真研究得到了该试验箱等离子体分布,并据此研究了试验箱等离子体的电波传播能力,为实验提供理论参考。

磁电复合材料结构对磁电系数的影响

利用基于压电效应和磁致伸缩效应的本构方程,采用有限元法分别对矩形、半圆形、凸半圆形以及梯形4种不同几何形状的磁致伸缩/压电/磁致伸缩层叠复合材料的磁电响应进行研究,分析复合材料的磁电特性。结果表明:稳态时,两端为半圆形的磁电复合结构的输出电压最大,在外加直流磁场为1 000 Oe时可达76.25 V。频域分析中,两端为凸半圆形的磁电复合结构的共振频率最低,为76.5 kHz。在1 kHz时,两端为梯形结构的磁电复合结构磁电系数最大,为7.63 V/(Oe·cm),在共振时,磁电系数达到126.34 V/(Oe·cm)。进一步分析了磁电压电材料不同层叠顺序对半圆形结构复合材料磁电系数的影响,结果表明PTN层叠顺序的磁电复合结构的磁电系数最大,为5.48 V/(Oe·cm),而TPN层叠顺序型磁电复合材料的磁电系数最小,为1.64 V/(Oe·cm)。