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Terfenol-D超磁致伸缩换能器的有限元模拟

1引言ANSYS是目前比较流行的有限元分析软件之一,它能解决工程中诸多学科、诸多门类中的实际问题,功能全面,在换能器设计中曾被许多研究者采用[‘-’],但是在这些工作中都是利用ANSYS软件处理压电型换能器。ANSYS软件有专门求解压电耦合问题的计算功能,却不能直接用于解决磁致伸缩机电耦合问题,给磁致伸缩换能器的设计带来很大的不便。目前超磁致伸缩材料(Terfenol-D)的应用越来越广,它以高能量密度和低声速的特点而被广泛应用于低频一甚低频大功率水声换能器中,比较适合的频率范围是几百HZ到几kHZ,而在十几kHZ以上的频率范围设计工作又遇到新的难题:涡流损耗大、有功材料体积小、预应力施加与度量等等。我们通过压磁一压电比拟法,实现借助ANSYS压电耦合求解功能来分析计算磁致伸缩型换能器的电声转换问题,并探讨设计十几kHZ稀土纵向换能器的可行性。2利用ANSYS软件解决磁致伸缩机电耦合问题的探讨类似的工作间在应用ANSYS低版本程...  (本文共4页) 阅读全文>>

《包钢科技》2008年S1期
包钢科技

超磁致伸缩换能器的实验研究

稀土研究院开发的超磁致伸缩材料换能器是一种新型的稀土材料换能器,具有磁致伸缩应变大、响应速度快、能量密度高、输出力大等显著特点,它以其优异的性能和良好的应用前景而得到了世界各国研究者们的普遍关注,其相应的理论和应用研究正广泛进行,而该器件通过实验得到的各种特性也为其各项应用开发提供了修正数据。1实验系统的建立整个实验系统主要由以下实验设备组成:1.1光纤位移传感器实验中所使用的位移传感器为KD-300光纤传感器,该传感器主要用于高精度非接触式位移和振动量的检测。在测量高响应频率、低振幅的较小距离量时,设置探针间距工作在仪器的“前斜坡”,此时传感器的标定系数为0·019μm/mV。该仪器的最小测量分辨率可达到0.05μm(静态)及0.2μm(动态),最大测量范围为-500~+500μm[1]。1.2示波器实验用的示波器型号为YB4325,由江苏绿杨电子仪器有限公司制造出产。可以在两个通道同时显示不同的波形,还可以分别显示两个波形的...  (本文共4页) 阅读全文>>

《电气时代》2006年04期
电气时代

超磁致伸缩换能器的驱动系统

超 磁致伸缩材料是一种新型的功能材料,它具有应变大, 低频响应好,高能量密度,频带宽等特点,因而被广 泛应用于动力机械、电子机械、办公自动化装置、医疗器械、 仪器仪表、主动减振降噪系统、航空航天等领域。目前超磁致 伸缩换能器的应用主要在水声、超声和主动振动控制等领域。 相信随着超磁致伸缩材料研究的进一步深入,超磁致伸缩换能 器的设计与应用将会越来越广泛.但是目前有关超磁致伸缩换 能器的应用研究尚未大规模展开,制约超磁致伸缩换能器应用 的因素很多.其中主要因素之一是控制技术的滞后。本文提出 了基于DSP的控制模型,并对控制电路和主电路进行了建模 和仿真,为驱动系统的进一步设计打下了理论基础。 霭旨 一 亚 { { res ( } } ) { 日 〔习 换能器的结构和工作服理 本课题采用超磁致伸缩材料Terfenol一D做为换能器的 致动元件。超磁致伸缩换能器的结构示意图如图1所示。图1 中的上端盖、下端盖、预紧螺栓、碟簧和顶杆组成...  (本文共3页) 阅读全文>>

《包头钢铁学院学报》2006年03期
包头钢铁学院学报

磁致伸缩换能器辐射板活塞振动幅值的近似计算

磁致伸缩材料是一种新型功能材料,具有比压电材料高数十至数百倍的磁致伸缩应变值,并且有输出功率大、微秒量级响应速度、工作宽频带等优异特性,在许多领域都有重要应用,尤其是在微位移应用领域更显示出其独特的优越性·从工程应用角度,磁致伸缩换能器电磁机械耦合过程,可以用一种相对简单的数学模型来等效模拟·本文利用圆板振动模型,分析了辐射板振动规律,为换能器的动力学设计提供参考·1磁致伸缩换能器等效动力学模型图1所示为一典型圆柱形磁致伸缩换能器的结构原理简图·主要由辐射板、磁致伸缩棒、蝶形弹簧、壳体与驱动线圈等组成·基本工作原理是,当给驱动线圈通以励磁电流I时,在线圈内部就会产生随I变化的磁场,处在该磁场中的Terfenol-D材料棒就会产生磁致伸缩运动,由此来推动辐射板振动,对外做功,实现能量转换·在换能器稳定工作状态下,可以认为磁致伸缩棒的伸缩幅值是一定的,并按简谐规律变化,由于在辐射板与T-D棒之间有预紧弹簧,所以就辐射板而言,中心将受...  (本文共3页) 阅读全文>>

《河北工业大学学报》2004年05期
河北工业大学学报

超磁致伸缩换能器有限元动态模型的研究

0引言 超磁致伸缩材料是在磁场的作用下能产生巨大伸缩变形的一种新型功能材料,具有超大磁致伸缩应变幅度、较大的磁致伸缩力以及反应速度快等一系列优点.有专家认为,稀土超磁致伸缩材料的应用可诱发一系列的新技术,新设备,新工艺,是21世纪战略性功能材料.因此它的应用越来越受到科研人员的关注. 超磁致伸缩换能器就是利用这种材料,把大功率的电磁能转化为很强的机械振动,因而可利用所产生的高强度振动来改变物质的性质和状态,如超声清洗、乳化、金属探伤、水下物体探测和超声切割加工等.为了有效的设计和开发超磁致伸缩器件,需建立器件的输入与输出关系模型.对于超磁致伸缩换能器,其工作过程中表现出的最明显的特征有两个:一是电磁能与机械能的强藕合特性;二是高频工作情况下的动态特征.所以其动态强藕合模型的建立是超磁致伸缩换能器设计者共同关注的问题. 目前研究智能材料的振动间题有3种方法:实验法,解析法和有限元法.实验法受到模型大小、制造成本、实验条件、结构的几...  (本文共4页) 阅读全文>>

《东北大学学报》2002年04期
东北大学学报

超磁致伸缩换能器的非线性特性

超磁致伸缩材料是一种新型功能材料 ,具有比压电材料高数十至数百倍的磁致伸缩应变值 ,并且有输出功率大、微秒量级响应速度、工作宽频带等优异特性 ,在许多领域都有重要应用[1~ 6] ,尤其是在微位移应用领域更显示出其独特的优越性·超磁致伸缩换能器电磁 机械耦合过程 ,从工程应用角度 ,可以用一种相对简单的数学模型来等效模拟该磁 机耦合动态过程[7~9] ·本文以试验数据为基础[[1 0 ] ,对动态磁致伸缩过程进行分析 ,利用多尺度法 ,求解了碟簧非线性变刚度的动力学响应 ,并分析了换能器的混沌运动·1 超磁致伸缩换能器动力学特性超磁致伸缩换能器的结构示意图如图 1所示·图 1 磁致伸缩换能器简图Fig .1 Sketchofmagneto strictiontransducer1—顶杆 ;2—碟簧 ;3—磁致伸缩棒 ;4—励磁线圈 ;5—永磁铁 ;6—外壳·超磁致伸缩棒在电磁场作用下产生形变 ,带动顶杆运动·在一定的预压应力...  (本文共4页) 阅读全文>>