基于超磁致伸縮材料的微位移致動(dòng)器設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、稀土超磁致伸縮材料(GMM)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型機(jī)敏材料,具有應(yīng)變大、強(qiáng)力、能量密度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)異特性,其開(kāi)發(fā)與應(yīng)用得到世界各國(guó)學(xué)者的關(guān)注,產(chǎn)量及市場(chǎng)銷(xiāo)量增長(zhǎng)非常迅速.基于其正磁致伸縮效應(yīng)制作的超磁致伸縮致動(dòng)器(GMA)具有廣闊的應(yīng)用前景,是一類(lèi)很有潛力的新型微位移致動(dòng)器.超磁致伸縮材料作為一種功能材料具有很多優(yōu)異性能,但也存在幾個(gè)對(duì)應(yīng)用極為不利的固有特性,主要包括磁滯特性、非線性動(dòng)力學(xué)特性和對(duì)工作條件的變化非常敏感等,在設(shè)

2、計(jì)和使用應(yīng)用系統(tǒng)過(guò)程中必須加以充分考慮.本文根據(jù)超磁致伸縮材料的工作特性及其在工程應(yīng)用中的要求,以國(guó)產(chǎn)稀土超磁致伸縮材料為基礎(chǔ),以超磁致伸縮致動(dòng)器為研究對(duì)象,在超磁致伸縮材料的工作特性、性能參數(shù)測(cè)定、微位移致動(dòng)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、靜動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)研究等方面進(jìn)行了較為深入而系統(tǒng)的研究.全文分為六章,各章主要內(nèi)容分述如下:第一章概要說(shuō)明磁致伸縮現(xiàn)象及其機(jī)理;綜述超磁致伸縮材料的主要特性、發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀;介紹國(guó)內(nèi)外應(yīng)用研究概況及存在的問(wèn)題,在此

3、基礎(chǔ)上陳述了本課題的選題意義并給出研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排.第二章分析稀土超磁致伸縮材料的工作特性,介紹其在弱磁場(chǎng)激勵(lì)下的磁機(jī)電耦合特性以及相關(guān)特性參數(shù)的測(cè)量方法.測(cè)得了國(guó)產(chǎn)超磁致伸縮材料的一系列機(jī)械和物理特性參數(shù),為采用這些材料開(kāi)發(fā)應(yīng)用器件提供了重要的數(shù)據(jù).第三章討論稀土超磁致伸縮致動(dòng)器的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)模型分析方法:介紹了超磁致伸縮致動(dòng)器的靜態(tài)位移和力輸出模型;建立了動(dòng)態(tài)集總參數(shù)機(jī)電耦合模型,并在傳統(tǒng)模型中引入磁通反饋,消除將線圈電感作為常數(shù)所

4、帶來(lái)的模型失真;詳細(xì)介紹了稀土超磁致伸縮致動(dòng)器基于能量的非線性滯回特性建模理論與算法.第四章在已知稀土超磁致伸縮材料的工作特性,并分析超磁致伸縮致動(dòng)器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理的基礎(chǔ)上歸納出設(shè)計(jì)超磁致伸縮致動(dòng)器的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題;提出超磁致伸縮致動(dòng)器的一般設(shè)計(jì)與計(jì)算方法;給出超磁致伸縮致動(dòng)器的設(shè)計(jì)過(guò)程與實(shí)現(xiàn)結(jié)果.將強(qiáng)制水冷與相變溫控結(jié)合運(yùn)用,構(gòu)成了磁致伸縮棒組合溫控裝置.第五章介紹超磁致伸縮致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)、控制和靜動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、