收藏本站
收藏 | 论文排版

铁磁介质结构若干磁弹性问题的理论与实验研究

寇勇  
【摘要】:铁磁材料广泛应用于国民经济的各个部门,其力学响应行为涉及变形场和磁场的相互耦合问题,直接关系到各类现代高新装置设备的性能指标和可靠运行。本论文针对铁磁介质结构的磁弹性行为进行了理论和实验研究。 基于连续介质理论针对一个在电磁场中运动的可变形连续固体进行了描述,将铁磁颗粒增强聚合物整体看作为一个可磁化的高弹性体,研究了材料的磁弹性行为,并给出材料应力与外磁场的依赖关系。同时根据材料细观组分的单独力学行为以及它们的相互作用对该磁弹性特征予以验证。在此基础上加入了聚合物粘弹性行为的影响建立了一个铁磁颗粒增强聚合物的磁弹性本构模型。模型在静态、动态加载下的预测结果与实验测量数据均十分吻合。相对于已有模型,本文模型可以在同一组参数下描述不同磁场下的力-位移以及应力-应变回线,并可较为准确地刻画聚合物的力-磁耦合行为。定量分析了在不同磁场区域内材料本构关系的非线性程度以及剪切模量的磁场敏感性;讨论了动态加载下应力-应变回线的洄滞特性;揭示了应力-应变回线及剪切模量随外磁场与加载频率的变化规律。 在上文连续介质力学、电磁学方程的基础上展开了对于变形场和磁场耦合问题处理方法的讨论,分析了不同解耦方法对于铁磁介质结构内部及附近磁场分布的影响,针对铁磁板在横向磁场下的磁弹性变形问题讨论了有限元数值迭代以及摄动技术在描述磁场分布方面的区别,以及这些差异对铁磁结构受力分析的影响。研究表明摄动方法只能分析铁磁弹性介质由于变形而引起的磁场分布变化,不能考虑介质磁化对附近磁场的改变;即使采用相同的磁力模型,有限元方法和摄动方法计算出的磁场分布不同也会进一步导致磁力分布不一样。揭示了两种方法在预测铁磁悬臂板磁弹性屈曲这一经典磁弹性耦合问题上存在差异的原因。给出的有限元模型可以退化到铁磁刚性结构情况,并选取磁屏蔽这一实际问题验证了模型的有效性,为屏蔽装置的设计提供了选型依据。 在经典磁弹性振动问题研究的基础上,分析讨论了铁磁悬臂板正负磁刚度现象的临界角度范围,采用上文连续介质理论建立了与磁场相关的铁磁板共振频率的解析模型,并通过与实验结果的对比验证了模型的有效性,证明铁磁介质的非线性磁化行为是使铁磁板共振频率随着磁场的增大呈现饱和趋势的原因。模型可以很好的刻画出不同角度磁场下共振频率的变化规律,预测的临界角度与实验测量的角度范围吻合,揭示了临界角度与铁磁板长厚比之间的关系。 针对铁磁圆柱壳的磁弹性变形行为展开了实验研究,测量了圆柱壳在横向磁场下的环向应变,发现随着外磁场增大,环向应变与外磁场的“B2关系”失效,表明薄壳的磁弹性变形行为在高场与低场下具有不同的变化规律。对软铁磁圆柱薄壳进行了较为全面的磁弹性变形实验研究,揭示了不同大小、方向的磁场,试件的厚径比以及不同的约束条件对铁磁薄壳磁弹性变形规律的影响。研究表明,外磁场的大小仅改变壳体的环向应变大小,而对应变的分布状态并没有明显影响;而磁场的倾斜角度以及试件的厚径比对圆柱薄壳环向应变的大小以及分布均有影响;端部的约束条件对整个壳体的环向变形有显著的影响,完全固定的边界条件不仅会使环向应变减小,而且会抑制应变随磁场增大的饱和趋势。 综上,通过本文的研究工作,加深了对于铁磁介质结构中的磁场分布、铁磁薄壳的磁弹性变形规律以及铁磁薄板磁弹性共振现象的认识,完善了铁磁结构磁弹性力学行为的理论和实验的研究,分析了新型铁磁材料——铁磁颗粒增强聚合物的力-磁耦合行为,对已有实验结果做出了较为合理的解释。研究结果为铁磁材料及结构在实际工程中的应用提供了必要的理论依据。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 谢慧才,王璋奇,王德满;考虑尺寸效应板梁的磁弹性屈曲[J];应用力学学报;1991年04期
2 杨骁,程昌钧;铁磁介质间超导直杆的稳定性[J];兰州大学学报(自然科学版);1996年02期
3 刘世明;;均匀外磁场中磁介质球磁化的初等分析法[J];濮阳职业技术学院学报;2007年01期
4 王省哲,郑晓静;铁磁梁式板磁热弹性屈曲分析[J];兰州大学学报(自然科学版);2005年01期
5 姚有峰,沈金玲;铁磁质磁滞回线的动态测量[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2001年01期
6 高原文,周又和,郑晓静;横向磁场激励下铁磁梁式板的混沌运动分析[J];力学学报;2002年01期
7 周又和,高原文,郑晓静;铁磁矩形简支板的磁弹塑性弯曲行为分析[J];计算力学学报;2004年05期
8 王省哲;郭兴明;;磁弹性耦合效应引起的铁磁直杆磁场中振动频率的改变[J];应用数学和力学;2008年08期
9 周又和,郑晓静;软铁磁薄板磁弹性耦合作用的变分原理[J];固体力学学报;1997年02期
10 周又和,高原文,郑晓静;不可移简支几何非线性铁磁梁式板的磁弹性屈曲与后屈曲分析[J];应用基础与工程科学学报;1998年04期
11 黄均平;铁磁介质捕捉顺磁颗粒的动力学模型[J];力学与实践;2004年04期
12 周菁;曹恕;;单轴铁磁介质中体磁极化激元的强度函数[J];东南大学学报(自然科学版);1984年04期
13 梁绍荣;;如何正确理解磁场强度[J];北京师范大学学报(自然科学版);1978年03期
14 熊祖周;徐岩;徐世林;陈兵;;纯交换铁磁介质的非线性表面自旋波[J];山东科技大学学报(自然科学版);2010年02期
15 纪英楠;等效“磁荷”概念及其在教学中的应用(二)——应用[J];防灾技术高等专科学校学报;2002年01期
16 田胜立;;电子束曝光机磁透镜和磁、电偏转复合系统的机辅设计[J];山东大学学报(工学版);1983年03期
17 苏景辉;也谈互感系数的两种定义[J];大学物理;1989年06期
18 周又和,郑晓静,王省哲;悬臂铁磁板磁弹性耦合作用的力学分析[J];固体力学学报;1998年03期
19 刘昶丁;柳纪虎;刘永生;;直流矫顽力法检查钢件热处理质量的研究[J];实验技术与管理;1991年03期
20 何立善;关于介质磁化电流的一个问题[J];佛山科学技术学院学报(社会科学版);1986年04期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 王贵荣;;铁磁材料磁场的应用和计算[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
2 王省哲;;多场耦合问题的定量分析与耦合行为研究[A];2006年全国固体力学青年学者研讨会论文摘要文集[C];2006年
3 王东东;寇勇;金科;王省哲;;基于无网格方法的铁磁梁式板磁弹性屈曲与弯曲分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
4 侯小娟;云国宏;白宇浩;白那日苏;周文平;武晓霞;;易轴型体单轴各向异性对量子自旋波本征值的影响[A];数学·力学·物理学·高新技术交叉研究进展——2010(13)卷[C];2010年
5 高原文;周又和;郑晓静;;铁磁梁式板磁弹塑性动力特征研究[A];第七届全国非线性动力学学术会议和第九届全国非线性振动学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 寇勇;铁磁介质结构若干磁弹性问题的理论与实验研究[D];兰州大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 王继利;马丢方程解的稳定性在薄板磁弹性稳定性分析中的应用[D];燕山大学;2010年
2 王东东;基于不同磁弹性理论模型的铁磁梁式板磁力分析与无网格数值模拟[D];兰州大学;2010年
3 于文芳;悬臂铁磁板在横向磁场中磁弹性屈曲的临界磁场判定[D];太原理工大学;2003年
4 战宇;无网格伽辽金法在铁磁板磁弹性耦合问题中的应用[D];兰州大学;2007年
5 祁发强;磁场作用下铁磁梁式板的动力行为分析[D];兰州大学;2008年
6 刘东旭;铁磁材料磁记忆应力检测技术力—磁关系机理研究[D];燕山大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978