考虑预应力的双励磁线圈铁镓换能器输出特性

为了研究铁镓换能器在不同频率磁场下的输出变化规律,设计一种双励磁线圈的铁镓换能器,分析不同预应力下的静态和动态输出特性。研究不同频率下的磁滞特性,通过磁场能和机械能之间的转换关系,确定不同预应力下输出机械能和频率的关系。结果表明:同一预应力下,静态应变和输出位移随着磁场的增大先逐渐增大后趋于饱和;同一频率下,静态应变和输出位移随预应力的增加先增加后减小,在2MPa时输出位移数值最大。同一预应力下随着频率的增加,动态输出位移最大值逐渐减小;同一频率下随着预应力的增加,最大位移值先增加后减小。同一频率下在预应力为2MPa时磁机械耦合系数最大,输出机械能最大;同一预应力下输出机械能随着频率的增加先增加后减小,之后又逐渐增加。

多场耦合效应铁镓合金换能器的非线性模型

本文基于热力学理论和J-A模型,建立了铁镓合金换能器的多场耦合非线性模型,利用此模型研究了铁镓合金换能器在不同温度和压应力下动静态输出应变及磁化强度与驱动磁场的关系。研究表明:随着铁镓合金换能器工作温度升高,铁镓合金换能器输出的最大应变减小;随着铁镓合金换能器的压应力增大,输出的最大应变增大,磁滞曲线面积减小,最大磁化强度减小,磁滞减弱。铁镓合金换能器的动态输出应变曲线为蝶形,且驱动磁场频率越高,输出应变越小,磁滞效应越明显。与实验结果对比发现,所建立的多场耦合非线性模型能够很好地描述铁镓换能器的实际工作状态,为磁致伸缩换能器的设计和发展提供了重要的理论依据。