收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超磁致伸缩材料的本构理论研究

孙乐  
【摘要】: 超磁致伸缩材料作为一种新型的功能材料具有很多优越性,目前人们已经设计并制造出各种智能结构和器件,如:主动减振装置、高精度线性马达、超磁致伸缩微泵、微阀门、微定位装置等等,使得磁致伸缩材料在众多的功能材料中备受瞩目。然而实验表明超磁致伸缩材料的本构行为具有十分复杂的非线性特征包括饱和现象、力—磁—热多场耦合效应及磁滞效应,对此认识不清将严重影响以此材料为核心原件的众多功能器件的设计和使用。为此,本文针对超磁致伸缩材料的复杂本构行为,用不同的方法(热力学或磁畴理论或二者相结合),从不同的角度(可逆和不可逆磁化过程),在不同的适用条件(外加静磁场或交变磁场)下对超磁致伸缩材料复杂的非线性本构行为进行了理论建模,这一理论研究既涵盖了超磁致伸缩材料的宏观多场耦合效应及磁滞现象,又能从微观机理上揭示其物理本质,补充和完善了现有超磁致伸缩材料的本构理论。 首先,从宏观连续介质力学的角度,将超磁致伸缩材料弹性Gibbs自由能G(σ,M,T)进行泰勒展开,运用热力学关系导出了一个针对一维超磁致伸缩材料的能全面描述力—磁—热耦合行为的非线性宏观唯象的理想(无磁滞)本构模型。在已有力—磁耦合模型的基础上该模型不仅涉及了通常的热应力导致的应变还涉及了由于热扰动产生的热磁耦合应变;其次,在考虑自发磁化磁矩间的相互作用能的基础上重新推导内能及弹性Gibbs自由能的表达式,运用热力学关系导出一个涉及力—磁—热多场耦合效应和“外斯分子场”的有效磁场,并在此基础上考虑可逆磁化,引入钉匝效应引起的磁滞损耗、高频激励引起的经典损耗和反常损耗,建立了一个适用于静、动态加载条件下的超磁致伸缩材料多场耦合磁滞模型。同时引入“体积分数”对此耦合磁滞模型做出修正,使其模拟的次要回线能够满足“封闭性”;最后,针对现有物理模型的不足,从基本的磁畴理论出发,全面考虑磁畴运动的两个主要形式——畴转和壁移在外加预压力和磁场作用下对磁化过程的贡献,建立了超磁致伸缩材料的一维细观模型。与已有模型相比,上述理论模型能够从定性或定量两个方面更好的反映实验揭示的材料的力—磁—热多场耦合效应,磁滞效应以及各种微观参量对材料磁性能的影响。 总之,通过本文的工作,完善了现有的超磁致伸缩材料的本构理论研究,为更加深入地探讨以此类材料为主要元件的智能器件的设计、使用及控制问题奠定了一定的基础。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;Sm-Fe薄膜添加氮对其磁致伸缩特性的影响[J];金属功能材料;2006年06期
2 詹文豹;;超磁致伸缩材料用于驱动器[J];稀土信息;1993年04期
3 董群满;;超磁致伸缩材料用于小型泵的驱动源[J];稀土信息;1993年12期
4 王传礼,方平,丁凡;GMM在机械电子工程中的应用研究现状[J];电子机械工程;2002年04期
5 吕福在,项占琴,方正辉;超磁致伸缩材料在活塞异形销孔加工中的应用[J];机电工程;1997年06期
6 袁惠群,孙华刚,周卓;超磁致伸缩材料的制备技术研究进展[J];材料与冶金学报;2003年02期
7 赵惠兴;;超磁致伸缩材料[J];功能材料;1989年01期
8 张倩;“超磁致伸缩材料”及八五攻关“非晶”三项课题通过鉴定[J];金属功能材料;1995年02期
9 ;稀土铁系超磁致伸缩材料的成分、工艺、结构、性质和应用研究[J];钢铁研究学报;1995年06期
10 张洪平,杜挺,王龙妹,邝马华,朱厚卿;稀土—铁系超磁致伸缩材料水声换能器的研制[J];金属功能材料;1995年03期
11 杜挺,邝马华;稀土-铁系超磁致伸缩材料的耐腐蚀特性[J];金属功能材料;1998年06期
12 夏春林,丁凡,陈大军,戴旭涵;超磁致伸缩材料在流体控制元件中的应用研究展望[J];液压气动与密封;1997年02期
13 胡明哲,李强,李银祥,张一玲;磁致伸缩材料的特性及应用研究(Ⅱ)[J];稀有金属材料与工程;2001年01期
14 杜挺,邝马华,张洪平;Tb-Dy-Fe-M 四元系超磁致伸缩材料的磁性[J];金属功能材料;1997年04期
15 晓敏;启明;;铁基磁致伸缩合金的开发[J];金属功能材料;2007年04期
16 杜挺,张洪平;超磁致伸缩材料的冶炼铸造工艺研究[J];金属功能材料;1998年06期
17 胡明哲,李强,李银祥,张一玲;磁致伸缩材料的特性及应用研究(Ⅰ)[J];稀有金属材料与工程;2000年06期
18 孙志臣;;稀土磁致伸缩材料[J];湖南冶金;1991年04期
19 长征;超磁致伸缩材料“Etrema Terfenol-D”[J];金属功能材料;2001年06期
20 邬义杰,项占琴;基于超磁致伸缩材料的活塞异形销孔加工原理研究[J];浙江大学学报(工学版);2004年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙乐;郑晓静;;超磁致伸缩材料的本构模型研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
2 刘彦琦;张伟;;黏弹性传动带的空间混沌动力学特性[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
3 庄海洋;左熹;陈国兴;;软弱地基上地铁区间隧道周围场地位移和加速度反应分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
4 姚小虎;韩强;张晓晴;;碳纳米管非线性力学行为的数值模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
5 顾忠诚;;双栅场效应管预失真器研究[A];1999年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];1999年
6 刘凯欣;王景焘;王刚;;时-空守恒元/解元动力学分析软件及其应用[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
7 赵娜;郑连存;;具有抽吸、喷注多孔壁管道流动的多重级数解[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
8 边银菊;陈佩燕;;非线性前兆参数及其自动识别方法[A];1999年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十五届年会论文集[C];1999年
9 张奕群;董德发;;非线性跟踪-微分器噪声抑制能力的改进[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
10 张新政;刘永清;;多组时滞非线性连续控制大系统的镇定[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙乐;超磁致伸缩材料的本构理论研究[D];兰州大学;2007年
2 韩冰;欠驱动船舶非线性控制研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
3 赵光明;无网格方法及其在冲击动力学中的应用研究[D];西南交通大学;2006年
4 朱浩;非线性视野中我国大学和谐管理机制研究[D];华东师范大学;2007年
5 陈彤;拉压不同模量弹性问题的数值研究[D];上海大学;2008年
6 杨瑞华;转杯纺复合纱长丝短纤复合机理及结构性能研究[D];东华大学;2009年
7 高夫征;抛物型方程组的数值方法和分析[D];山东大学;2005年
8 丁俊堂;若干非线性偏微分方程的爆破理论与最大值原理[D];山西大学;2006年
9 姚缨英;大型电力变压器直流偏磁现象的研究[D];沈阳工业大学;2000年
10 周水兴;钢管初应力对钢管混凝土拱桥承载力的影响研究[D];重庆大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张亚涛;超磁致伸缩材料的建模及其层合板的非线性动力学研究[D];天津大学;2012年
2 刘波;基于图像分割的非线性医学图像匹配[D];华中科技大学;2004年
3 曹靖;半刚性连接钢框架节点受力性能试验研究[D];合肥工业大学;2005年
4 马怀波;二茂铁及苯基汞类金属有机化合物的合成、表征与性能研究[D];青岛科技大学;2005年
5 白继平;2D气动数字伺服阀研究[D];浙江工业大学;2005年
6 杨培林;高精度电子天平的设计与应用研究[D];成都理工大学;2004年
7 何立明;桩—土—承台非线性共同作用模型试验与数值分析[D];南京工业大学;2004年
8 赵斌;汽轮发电机组油膜涡动非线性振动故障诊断研究[D];华北电力大学(河北);2005年
9 毛建猛;跨越断层地下管线反应分析[D];南京工业大学;2005年
10 宗伟;体外预应力技术在桥梁加固中的应用[D];武汉理工大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 周芳 通讯员 王芯;华中科大专家研究“蝴蝶效应”[N];湖北日报;2000年
2 天津有线电视台 李纯;制作非线性新闻[N];计算机世界;2002年
3 徐卫国;非线性建筑探讨[N];中华建筑报;2008年
4 薜立群;非线性分销浮出水面[N];中国计算机报;2001年
5 冯淑娟;非线性激光焊接技术[N];中国汽车报;2002年
6 记者 史玉根;幸福感,怎样才能多一点?[N];中国妇女报;2007年
7 东木;非线性先进控制技术为聚合物生产保驾护航[N];中国石油报;2004年
8 太原教育电视台 牛建萍;浅谈非线性新闻节目制作网络的安全问题[N];山西科技报;2003年
9 关健;非线性运营模式激活IT供应链?[N];电脑商报;2003年
10 陈春生 王久战;以复杂系统控制理论 提高政府投资项目的效益[N];中国改革报;2008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