NiMnGa磁控形状记忆合金纵振式换能器

为实现低频、小尺寸水下声源,利用具有大应变、快速响应和高能量密度等优势的NiMnGa合金为驱动元件设计了水声换能器。基于NiMnGa合金变形原理,建立了NiMnGa纵振式换能器物理模型,推导了等效电路。通过有限元法,实现了NiMnGa纵振式换能器电磁-机械-声的多物理场耦合仿真,用于预测换能器的水下声学性能。制作了小型NiMnGa纵振式换能器样机,并在水中测试了500~800 Hz频带内的声源级。实验结果表明,换能器样机辐射面直径为8 mm,水中谐振频率为700 Hz,最大声源级为115.5 dB。

磁控形状记忆合金蠕动型直线电机研究

磁控形状记忆合金(MSM)是一种新型具有形状记忆功能的合金材料,不仅变形率大,易于控制,动态响应速度高,而且功率密度大和机电能量转换效率高,特别适合于制造高精度的运动与位置控制执行器。该文首先介绍MSM材料在磁场作用下的变形机理与磁控特性,然后分析利用仿生学蠕动原理将MSM小步距的位移累加形成直线电机所需要的大行程的工作原理,而后论述蠕动型MSM直线电机的设计与控制方法,最后给出样机的试验结果。

差动式磁控形状记忆合金执行器研究

磁控形状记忆合金(MSMA)是一种新型具有形状记忆功能的合金材料,特别适合于制造高精度的运动与位置控制执行器。针对传统MSMA执行器磁场励磁控制功率大、恢复弹簧压力不易调整和MSMA变形受温度影响较大等缺点,提出了一种差动式MSMA执行器,采用永磁体产生恒定偏磁磁场,励磁绕组仅提供差动可控磁场,两个MSMA元件轮流工作,其中一个元件变形产生的压力用于另一个元件恢复变形从而取消了恢复弹簧。该差动式MSMA执行器减小了控制功率,消除了温度对MSMA的影响,提高了控制精度、稳定性和动态响应速度。文中给出了样机实验结果。

磁控形状记忆合金执行器及其应用前景

磁控形状记忆合金可以提供一种产生力和位移的新方法,同时也可以使用此种材料制作传感器。阐述了磁控形状记忆合金的工作原理,介绍了使用磁控形状记忆合金制造的几种实际机构,最后讨论了它们未来的应用。

磁控形状记忆合金直线驱动器

介绍了磁控形状记忆合金在磁场作用下的形变机理 ,并测得在 0 4T的磁场下其自由形变率可达 3.6%。根据其变形机理 ,利用仿生学原理研制出了磁控形状记忆合金驱动器样机及其控制系统 ,实现了驱动器大的行程和往复运动 。

磁控形状记忆合金执行器工作原理及其应用

磁控形状记忆合金是一种在磁场控制下可产生较大变形并具有形状记忆功能的新型功能材料 在阐述该种材料磁控特性的基础上,论述了磁控形状记忆合金执行器的工怍原理,并以所研制的蠕动型磁控形状记忆合金直线电机为例,介绍了其设计方法与试验结果。

磁控溅射法制备铁磁形状记忆合金Ni-Mn-Ga薄膜的力学性能研究

Ni-Mn-Ga是一种磁致伸缩材料、它兼具形状记忆效应和磁致伸缩效应等多种功能特点,具有响应频率高,变相量大的优点。而PbZrTiO3(PZT)是一种压电陶瓷,具有力-电转换的功能,而且也具有较高的响应频率。为实现磁-力-电的快速转换,本文使用ECR磁控溅射方法在PZT压电陶瓷片上制备出了Ni-Mn-Ga薄膜。并研究了不同溅射功率和热处理条件对薄膜的组织形貌、成分、表面粗糙度及薄膜硬度的影响。SEM断面形貌显示Ni-Mn-Ga薄膜为柱状生长模式;AFM三维形貌显示Ni-Mn-Ga薄膜生长致密,表面粗糙度随着溅射功率的增大而增大;Ni-Mn-Ga薄膜的硬度和弹性模量随退火温度的升高而增大。

磁控形状记忆合金振动传感器模型及实验特性

磁控形状记忆合金(magnetically controlled shape memory alloy,MSMA)在机械外力作用下,磁路中的磁通密度会发生变化,利用该特性可以制作将机械能转换为电能的振动传感器。分析了MSMA传感器的工作原理,基于MSMA材料的逆特性设计并研制了MSMA振动传感器样机,传感器输出的感应电压峰-峰值随输入信号频率的增加而增加。在材料应力-应变关系和样机磁路模型基础上,推导出MSMA感应电压表达式;计算不同频率时的传感器感应电压,计算结果和实验结果相吻合。研究表明传感器感应电压模型的正确性和MSMA振动传感器应用的可行性。

磁控形状记忆合金在结构振动控制中的应用研究

磁控形状记忆合金(MSMA)是一种在磁场控制下可产生较大变形,且具有形状记忆功能的新型智能材料,利用其磁控特性可以制作智能作动器进行结构的振动控制。首先介绍了MSMA材料在磁场作用下的变形机理与磁控特性,在此基础上提出了两种可以应用于结构振动控制中的新型MSMA驱动器,并分析了其工作原理和设计方法,最后阐述了利用MSMA的逆特性制作MSMA自传感作动器的关键技术及解决方法,为其在土木工程领域的应用打下了良好的基础。

磁控形状记忆合金在结构振动控制中的应用研究

为了有效利用磁控形状记忆合金(MSMA)进行土木工程结构的振动控制,研究了MSMA的变形机理和动力学特性,分析了MSMA的本构关系,给出了适用于土木工程结构振动控制的本构关系的研究方法,研究了基于MSMA振动控制器研制及其在结构振动控制中的工程应用方法,介绍了MSMA在结构振动控制中的应用前景和发展方向,同时对于应用中存在的难点问题进行了探讨.结果证明,MSMA材料在结构振动控制中的研究具有重要的价值.

Co-Ni磁控形状记忆合金的相变及显微结构

Ｃｏ基合金中存在从ｆｃｃ到ｈｃｐ的马氏体相变，其奥氏体－马氏体界面完全共格，层错能较低，马氏体相变的驱动力很小，易通过外磁场诱发ａ／６〈１１２〉Ｓｈｏｃｋｌｅｙ不全位错的移动引起相变而产生对外的应变输出，是一种理想的磁控形状记忆候选材料。本文研究了Ｃｏ－Ｎｉ合金的金相组织和透射电子显微结构，测定了一组Ｃｏ－Ｎｉ合金的马氏体相变及其逆转变温度。研究表明：Ｃｏ－Ｎｉ合金的马氏体组织呈有规则的条片状，马氏体相变温度随Ｎｉ含量的增加而降低，其母相中存在层错，母相的饱和磁化强度高达１２４Ａｍ２·ｋｇ－１，是典型磁控形状记忆材料Ｎｉ２ＭｎＧａ的近两倍。

基于磁控形状记忆合金驱动器的结构自适应模糊控制

基于新型材料磁控形状记忆合金(MSMA)变形率大和反应迅速的特性,设计制作了一种磁控形状记忆合金主动杆件,将其应用到1个4层的空间杆系模型结构振动控制中;并结合遗传算法,对MSMA驱动器在模型结构中的布置进行优化。利用自适应模糊控制原理,建立了含多个调整因子的规则自调整模糊控制规则。然后对空间杆系结构进行规则自调整的结构模糊控制仿真,比较了El Centro地震波作用下结构在无控、模糊控制以及自适应模糊控制下的地震响应。仿真结果表明:MSMA驱动器具有良好的作动效应,经优化布置的MSMA驱动器能够有效的降低结构的振动响应;规则自调整的自适应模糊控制自适应性强,能够应用于结构的主动减振控制中。

磁控形状记忆合金主动控制系统及试验研究

对磁控形状记忆合金材料进行了磁力学性能试验研究,建立了预加压力-磁场-应变等磁力学本构模型;系统地分析了磁控形状记忆合金作动器的工作原理和构造方法,并进行了相应的磁场-作动性能试验研究,得出了磁控形状记忆合金作动器的本构模型,集成和开发了主动控制系统,并对一凯威特型模型结构进行了相应的控制性能试验。结果表明,研发的磁控形状记忆合金主动控制系统可有效控制网壳结构的地震响应。

磁控形状记忆合金的形变机理建模与仿真

磁控形状记忆合金是一种能在磁场作用下发生变形的新型功能材料,具有输出应变大、响应速度快、机电转换效率高和易于控制等优良特性,特别适合应用于致动器设计中。从微观的角度分析了磁控形状记忆合金在磁场中发生变形的机理,并在Kiefer-Lagoudas模型的基础上开展了建模与仿真研究,结果表明,采用三角形式的硬化函数能更好地反映材料的实际输入输出特性。提出并分析了脉冲磁场驱动下MSMA的形变及恢复机理,为进一步研究脉冲磁场式MSMA致动器提供了理论依据。

磁控形状记忆合金旋转执行器研究

基于磁控形状记忆合金(magnetically controlled shape memoryalloy,MSMA)在磁场作用下变形并具有形状记忆功能的特性,提出一种通过超越离合器将MSMA元件产生的直线运动变为旋转运动的执行器结构,在永磁体偏置磁场基础上,通过改变控制磁场励磁电流的大小和频率可实现转速控制。采用有限元法进行MSMA执行器的磁场分析与控制特性仿真,分析旋转机构的机械特性,推导了位移与转速表达式。设计并研制MSMA旋转执行器试验样机,将试验结果与理论计算值进行对比,并分析二者存在差异的原因。样机试验结果表明MSMA旋转执行器机理和设计方法可行。

磁控溅射制备Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金薄膜

本文采用直流磁控溅射的方法,分别在Si、Cu和NaCl基底上沉积了Ni-Mn-Ga薄膜,研究了不同基底、不同溅射条件和热处理对薄膜成分、组织形貌及结构的影响。结果表明,当溅射功率为22.5W,靶基距为40mm,溅射氩气压为0.1Pa时为最佳工艺参数。Si基片上薄膜比较致密均匀,Cu基片上薄膜则较为疏松,NaCl基片上薄膜表面分布着团簇颗粒,但三种薄膜均可见明显的岛状结构,表明薄膜的形成为核生长型机制。热处理前的薄膜具有部分非晶存在。

磁控形状记忆合金执行器迟滞非线性模型

针对磁控形状记忆合金执行器的迟滞非线性,利用PI模型建模思想,采用线性Play算子建立磁控形状记忆合金执行器迟滞非线性模型。根据其模型结构与神经网络结构十分相似的特点,引入神经网络进行权值训练。为了提高系统的实时性,采用遗忘因子递推最小二乘法训练权值。试验结果显示:本文方法对输出位移的最大预测误差为0.0015mm,均方差为2.2931×10-4,最大误差率为0.1593%,表明该方法能够有效地建立磁控形状记忆合金(MS-MA)执行器的迟滞非线性模型,并可以获得较高的模型精度。

差动式磁控形状记忆合金旋转执行器

针对磁控形状记忆合金(MSMA)执行器中使用弹簧恢复变形存在的问题,设计一种采用2个MSMA元件差动控制方式的新型旋转执行器。分析了差动式MSMA旋转执行器的工作原理、MSMA元件变形与控制磁场及材料导磁率的关系,在磁场分析的基础上设计与研制了差动式MS-MA旋转执行器试验样机。样机的实验结果表明改变励磁绕组电流的大小和频率可实现执行器旋转速度控制。该差动式MSMA旋转执行器减小了控制功率,提高了控制精确度和动态响应速度。

磁控形状记忆合金作动器设计及其控制效果

为探索磁控形状记忆合金(MSMA)可作为一种在振动控制领域中可推荐的新型智能驱动材料,在对其力学性能的研究中,给出其输出控制力的变化规律,继后自行研制MSMA作动器,确定MSMA材料的外形尺寸、变形恢复装置、磁路设计等重要的因素。建立平面直径为80m单层球面网壳结构,按照三种方案设置基于MSMA作动器的控制元件,并应用反应谱计算了竖向地震荷载作用下的响应,通过和无控结构的响应进行对比分析取得MSMA的控制效果。结果表明,MSMA主动控制元件对大跨网壳结构的振动控制效果很明显,是一种理想的智能驱动材料,有着广阔的应用前景。

基于混合遗传算法的磁控形状记忆合金驱动器磁滞模型优化

为了消除或减小磁滞非线性特性对磁控形状记忆合金驱动器定位精度的影响,应用BP神经网络建立了磁控形状记忆合金驱动器磁滞模型。针对BP网络算法存在的不足,以及网络结构、初始连接权值和阈值的选择对BP网络训练的影响很大等问题,提出一种混合遗传算法对神经网络磁滞模型的权值和阈值进行优化。将优化后的参数赋值给BP神经网络重新训练,结果表明,优化后的磁滞模型训练误差绝对值由25nm减小到5nm,有较好的收敛性。