基于Matlab的超磁致伸缩骨传导振子设计平台研发

针对声学领域中利用稀土超磁致伸缩材料(GMM)设计的微型骨传导振子结构设计计算复杂的问题,提出设计一款稀土超磁致伸缩骨传导振子的结构设计平台。在稀土超磁致伸缩换能器设计理论的基础上,利用Matlab强大的数据处理能力和GUI图形用户界面功能搭建了骨传导振子的设计平台。该平台可以对骨传导振子内部的GMM棒、激励线圈、预压力机构等部件进行设计计算,还可对骨传导振子的性能指标进行检验。该平台操作简单,可根据设计要求进行改变参数,有效地提高了设计效率。

稀土超磁致伸缩薄膜的研究进展

概述了薄膜的制备工艺以及提高低磁场磁致伸缩性能方面的研究进展,并展望了对超磁致伸缩薄膜的发展前景。

稀土超磁致伸缩功能薄膜材料的特性及应用研究进展

稀土超磁致伸缩功能薄膜是一种新型的功能材料,具有器件微型化、位移量大、非接触式驱动等性能,其优良的特性和广泛的应用前景在国际范围内得到普遍重视,已经成为超磁致伸缩材料研究的重点。本文介绍了稀土超磁致伸缩功能薄膜的特点,重点阐述了超磁致伸缩功能薄膜材料在流体控制系统、线性超声马达和微小行走机械等领域的研究成果及其应用,并对稀土超磁致伸缩功能薄膜材料在国内的发展前景进行了展望。

稀土超磁致伸缩材料发展概况

讨论了磁致伸缩效应的来源,介绍了稀土超磁致伸缩材料的特性和应用及目前的研究现状,重点评述了稀土超磁致伸缩材料的各种制备工艺和技术关键,介绍了"一步法"新工艺的特点,指出了今后的研究方向和工作重点。

超磁致伸缩薄膜材料及其应用

超磁致伸缩薄膜是一种应用于微型机电系统及传感器的新型材料 ,它具有很高的机电耦合系数、较高的响应速度以及非接触式驱动等优点。对磁致伸缩薄膜的研究现状进行了综述 ,介绍了磁致伸缩薄膜的制备方法 ,性能特征及应用前景。

稀土超磁致伸缩材料的研究

以Tb Dy Fe合金系为主 ,对稀土超磁致伸缩材料的基本性能作了简要的介绍 ,并与其他磁、电致伸缩材料进行了对比。重点介绍了影响该系合金性能的主要因素和该类合金的制备方法 ,并叙述了超磁致伸缩材料研究的最新进展及进一步研究的方向。

超磁致伸缩薄膜驱动仿生游动微型机器人

研制了以超磁致伸缩薄膜为驱动器的仿生游动微型机器人,其作业原理是以超磁致伸缩薄膜驱动器为尾鳍,通过改变时变振荡磁场的驱动频率,在超磁致伸缩薄膜的磁机耦合作用下,将时变振荡磁场能转换成驱动器的振动机械能,振动的超磁致伸缩薄膜驱动器再与液体耦合,便产生了机器人的推力.由于超磁致伸缩薄膜为非接触式驱动,因此机器人不需要电缆驱动.基于仿生游动原理,提出一种计算推力的数学模型,以建立的超磁致伸缩薄膜受迫振动模型的前三阶谐振频率模态为尾鳍的摆动,对振动薄膜产生的推力进行了计算.实验验证了理论分析的正确性,表明仿生游动微型机器人的方案切实可行.

薄膜型超磁致伸缩微执行器的研究现状

超磁致伸缩薄膜是一种性能优良的新型微驱动元件 ,文章介绍了超磁致伸缩薄膜驱动的原理 ,综述了薄膜型超磁致伸缩微执行器的开发和最新研究成果 ,重点介绍了薄膜型超磁致伸缩微执行器在微流体控制系统、线性超声微马达及微小型行走机械中的应用 ,并对超磁致伸缩薄膜在微执行器中的应用进行了展望。

超磁致伸缩薄膜尾鳍机器鱼的仿生游动机理

根据仿生学原理,采用超磁致伸缩薄膜驱动器模仿鱼类的波状推进方式,可以实现机器人的无缆驱动,并能显著提高机器人的可靠性与实用性。为了提高推进力,进而提高驱动效率,实现机器人尾鳍形状优化是关键。基于等面积条件,优选了几种薄膜尾鳍形状,在建立悬臂梁结构变断面超磁致伸缩薄膜受迫振动动态模型和机器人推力模型的基础上,对不同形状薄膜尾鳍的推力进行了仿真验证,得出了最佳尾鳍形状曲线,并用有限元法分析了薄膜驱动器的应力分布,最后通过试验验证了薄膜驱动器的推进效果。

TbDyFe超磁致伸缩薄膜的低场磁敏特性

采用磁控溅射法制备了TbDyFe超磁致伸缩非晶薄膜,研究了真空热处理退火及软磁性Fe薄膜的交换耦合作用对TbDyFe超磁致伸缩的低场磁致伸缩性能的影响。研究结果表明:真空退火处理通过改善薄膜的微结构及应力状态,有效地提高薄膜了的低场磁敏性能;易磁化方向平行于膜面的软磁Fe膜的复合,使薄膜平行于膜面的易磁化性能大大提高,复合薄膜的强制磁致伸缩系数(dλ/dH)提高3倍以上。单层薄膜厚度越小,交换作用越强,低场磁致伸缩性能越好;当薄膜厚度大于交互作用距离、薄膜的总厚度不变时,单层薄膜的厚度变化对复合薄膜的磁致伸缩性能没有影响。

稀土超磁致伸缩材料高速强力电磁阀的研究

研究了稀土超磁致伸缩材料 ( Tb0 .2 7Dy0 .73 ) Fe1.9(商品名为 Terfenol-D)用于内燃机高速强力电磁阀的机构设计方法 ;建立了基于 Terfenol-D棒的高速强力电磁阀的动态响应特性模型 ;应用 PID调节方法和变结构控制方法对电磁阀位移特性进行了控制 ,分别建立了控制模型 ,对两种模型进行了分析、比较。建立的控制模型对基于

超磁致伸缩薄膜悬臂梁的非线性变形分析及试验

将双层超磁致伸缩薄膜(Giant magnetostrictive thin film,GMF)悬臂梁的磁致伸缩作用等效为分布弯矩作用,以简化磁机耦合模型。在几何非线性弹性变形理论基础上,根据哈密顿原理推导出超磁致伸缩薄膜非线性变形的控制方程,并给出超磁致伸缩薄膜悬臂梁静态几何非线性变形模型、非线性主共振和超谐波共振响应模型。采用悬臂梁式超磁致伸缩双层膜(铽镝铁—聚酰亚胺—钐铁)进行变形特性的试验研究,发现超磁致伸缩双层膜表现出明显的几何非线性变形特征,悬臂梁端部位移量约为厚度的2/3;同时检测到悬臂梁的超谐波共振现象,前三阶超谐波共振的驱动效率与一阶主共振的驱动效率具有可比性。将所提出的静态非线性变形模型和振动响应模型分别与试验结果对比发现,两个模型可较好地说明双层超磁致伸缩薄膜的非线性变形特性,为有效地利用超磁致伸缩薄膜设计开发微驱动器和微传感器提供依据。

我国稀土超磁致伸缩材料的研究与应用现状

概述了稀土超磁致伸缩材料的性能特点和应用领域,介绍了材料的制备方法和工艺特点,着重讨论了我国稀土超磁致伸缩材料成分、工艺的研究进展及应用现状。

稀土超磁致伸缩材料高速强力微位移机构的开发及动态响应特性研究

研究了稀土超磁致伸缩材料 (Tb0 .2 7Dy0 .73) Fe1 .9(商品名为 Terfenol- D)微位移机构的设计方法 ;建立了基于 Terfenol- D棒的高速强力电磁阀的动态响应特性模型 ,这一模型对基于 Terfenol- D的产品设计具有重要的参考价值 ,并用计算机对这一模型进行了仿真 ,与实验结果进行了比较、分析。

用于超精密隔振的稀土超磁致伸缩致动器设计

介绍了超精密隔振平台的结构和振动控制原理 ,设计了稀土超磁致伸缩致动器作为驱动装置 ,并阐明致动器的结构和工作原理 ;分析了致动器工作磁场的组成及线圈轴向磁场的分布情况 ;研究了致动器振动控制的频率特性。实验表明所设计的稀土超磁致伸缩致动器具有良好的振动控制效果。

基于稀土超磁致伸缩材料的微致动器设计

选择 Terfenol- D作为微致动器主要材料 ,采用弹簧对 GMM棒施加一定的预压力以获得较大的磁致伸缩应变 ,采用偏置磁场消除 GMM棒的倍频现象并使之工作在线性段 ,对磁路进行了分析和优化设计。针对电磁线圈工作发热及涡流损耗引起的 GMM棒温升 。

定向凝固法制备稀土超磁致伸缩材料

对Ｔｂ０３Ｄｙ０７Ｆｅ１９５超磁致伸缩材料定向凝固过程进行了研究和分析，结合ＴｂＤｙＦｅ合金凝固特性，研究了凝固参数（包括定向凝固速率Ｖ和固液界面温度梯度Ｇ）、样品尺寸及起始晶粒取向三个主要因素对ＴｂＤｙＦｅ合金样品轴向取向的影响。当定向凝固参数（Ｇ／Ｖ）控制在适当范围，有利于保持平直的固液界面，因此有利于形成轴向＜１１２＞取向；当Ｖ增大或Ｇ减小，固液界面出现下凹，将影响择优取向的形成。样品尺寸与Ｇ和Ｖ应该相匹配，样品直径太大不利于保持平直的固液界面，因此不利于形成轴向＜１１２＞取向。采用＜１１２＞取向的晶粒作籽晶可以加快晶粒的择优竞争生长过程，有利于形成轴向完全＜１１２＞取向。这些因素的恰当控制，制备出了轴向具有完全＜１１２＞取向的Ｔｂ０３Ｄｙ０７Ｆｅ１９５合金样品，对样品进行高温退火处理，磁致伸缩性能达到了近１７００×１０－６。

稀土超磁致伸缩材料Tb_(0.3)Dy_(0.7)(Fe_(1-x)Al_x)_(1.95)的性能和穆斯堡尔谱研究

通过室温下 Tb0 .3 Dy0 .7(Fe1-x Alx) 1.95(x=0 ,0 .0 5和 0 .10 )合金的晶体结构、磁致伸缩、电阻率、抗压强度和穆斯堡尔谱的调查 ,研究了金属 Al替代 Fe对磁性能、电性能、机械性能和自旋重取向的影响 .测量结果发现 ,对于 Tb0 .3 Dy0 .7(Fe1-x Alx) 1.95系统 ,金属 Al的引入对晶体结构没有影响 ,其仍然保持 Mg Cu2 型的立方 L aves相结构 ,晶格常数随 Al含量的增多而增大 ;随着 Al含量的增加 ,10 MPa压应力作用下的磁致伸缩在低场下 (H≤ 4 0 k A/ m)有小幅增加 ,高场下迅速减小 ,而且易趋于饱和 ,说明引入 Al有助于减小磁晶各向异性 ;电阻率随 Al含量的增加提高了 2～ 3倍 ;抗压强度接近于线性增大 ;平均超精细场随 Al含量 x的增加而降低 ,易磁化轴方向经历了[111]→ [u v0 ]→ [u u w]的转变 ,出现了自旋重取向 .

超磁致伸缩薄膜悬臂梁静力学分析

静力学特性是超磁致伸缩薄膜(giant magnetostrictive thin film,GMF)的重要特性,对其进行准确的分析是应用GMF的基础.结合材料力学的相关理论,求解了不同尺寸、不同基底材料GMF双层悬臂梁的中性轴和等效惯性矩;将双层GMF悬臂梁的磁致伸缩作用等效为分布弯矩作用,建立了静态磁致伸缩过程中薄膜悬臂梁的挠曲线方程.采用悬臂梁式GMF进行变形特性的实验研究,证实了挠曲线方程的正确性,同时表明磁致伸缩过程中薄膜的磁学量与力学量呈一定的线性关系,为动态磁致伸缩效应的进一步分析研究奠定了理论基础.

稀土超磁致伸缩材料应力与电磁耦合特性的实验研究

讨论了稀土超磁致伸缩棒特性实验的若干应力与电磁耦合问题，利用自己设计制作的实验装置建立了应力电磁耦合系统的物理模型，应用阻抗分析方法得到了相应的等效电路．测定了在电磁场与应力场共同作用下ＴｂｘＤｙ(１－ｘ)Ｆｅ２－ｚ三元稀土合金超磁致伸缩棒的磁致伸缩系数、机电耦合系数等．针对磁通泄漏问题，专门设计制作了圆柱型硅钢密闭磁路．本文的实验结果为稀土超磁致伸缩材料应用器件提供了重要而准确的数据．