基于Armstrong能量模型的非线性动态维拉里磁滞行为建模与验证

磁致伸缩材料工作在应力激励条件下的输出特性在很大程度上取决于偏置条件(预应力、偏置磁场)和激励频率。为指导磁致伸缩材料在动态应力驱动下的应用,需要建立一个能够适应各种操作条件的动态磁滞模型。该文结合Armstrong能量模型和J-A磁滞模型,建立了磁致伸缩材料的静态维拉里磁滞模型,通过引入频率相关时间常数的一阶微分方程将静态模型拓展为考虑动态损耗的动态非线性维拉里磁滞模型。利用粒子群遗传优化算法通过三个递进步骤提取模型参数。实验数据与模型计算数据的对比结果表明,该模型不仅能够充分描述预应力和偏置磁场对准静态维拉里效应的影响,而且能够反映在不同频率动态应力下磁通密度-应力(B-σ)动态小环和主环的变化趋势,该模型可为磁致伸缩材料器件在应力条件下的应用提供理论指导。

铁镓合金的压磁效应与力传感器的研究

基于非线性压磁方程,通过COMSOL有限元仿真平台,分析了片状铁镓合金的压磁效应。仿真研究了不同偏置磁场和不同应力下铁镓合金动态压磁系数的变化。参考悬臂梁特性,利用铁镓合金设计并制作了一种新型的磁致伸缩力传感器。根据电磁学理论和压磁效应,建立了力传感器的测试模型。搭建磁致伸缩力传感器实验平台,通过实验研究了偏置磁场和力对输出特性的影响。通过仿真和实验结果可知,偏置磁场强度为4.5 kA/m时,压磁系数最大值为17.5 T/GPa。传感器的测力范围为0~4 N,在0~2 N内传感器有较高的灵敏度。该传感器具有结构简单,灵敏度高等优点,可满足对力精确感知的要求。

成形工艺参数对聚氨酯粘结Tb-Dy-Fe合金性能的影响

采用聚氨酯粘结Tb_(0.27)Dy_(0.73)Fe_(1.95)合金颗粒,并在磁场取向作用下压制成形制备复合材料,研究成形压力、粉末粒度、粘结剂、偶联剂等因素对其密度、磁致伸缩性能的影响。结果表明,样品密度随成形压力的增高而逐渐提高,在1000 MPa成形压力作用下样品平均密度可以达到7.1 g/cm^(3)。而受材料本征脆性的影响,样品磁致伸缩性能在成形压力400 MPa下最佳,在400 kA/m磁场下磁致伸缩系数达665.3×10^(–6),压磁系数3.0 nm/A。因此,最佳工艺参数为成形压力400 MPa、粉末粒度150~250μm、粘结剂含量2.4 wt%、偶联剂含量1.2 wt%。