基于有限元分析的换能器磁致伸缩性能研究

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1、理学硕士学位论文基于有限元分析的换能器磁致伸缩性能研究石奇超哈尔滨理工大学2015年3月国内图书分类号：0482.54理学硕士学位论文基于有限元分析的换能器磁致伸缩性能研究硕士研究生：石奇超导师：陈春天教授申请学位级别：理学硕士学科、专业：物理学所在单位：应用科学学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ChinaLibraryClassificationNumber：0482.54DissertationfortheMasterDegreeinScienceFiniteElementMethodAnalysisofMagnetostrictiveResearchontra

2、nsducerCandidate:ShiQichaoSupervisor:Prof.ChenChuntianAcademicDegreeAppliedfor:MasterofScienceSpecialty:PhysicsDateofOralExamination:March,2015University:HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于有限元分析的换能器磁致缩性能研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，

3、论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：年月日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《基于有限元分析的换能器磁致缩性能研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布

4、论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密□，在年解密后适用授权书。不保密。（请在以上相应方框内打√）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日基于有限元分析的换能器磁致伸缩性能研究摘要在这个飞速发展的社会，新的材料如雨后春笋般的被发现和应用，而智能材料作为其中的佼佼者进入人们的视野和生活中，作为智能材料的代表材料——超磁致伸缩材料（GMM）是可以进行能量互换的功能性材料，它的性能优越，拥有可控制能力强、较快的应变速度、简单的驱动形式、应变所造成的位移大等诸多优点，这使它相比于其他材料有着更加广泛的应用与发展前景。其中换能器方面的应用占据主要部分，人们根据其特性研发出了不同特性的换能器

5、，超磁致伸缩换能器相比其他的换能器拥有更大的位移范围，更小的工作电压，更广的应用范围，更高的机械强度，更大的功率以及较小的器件体积。论文阐述了超磁致伸缩材料的基本特性以及其基本原理，然后对换能器的工作原理进行了阐述，对换能器的整个磁路的结构进行了设计，其次对超磁致伸缩换能器进行电磁场以及结构场的有限元分析，得出磁致伸缩材料的磁场分布情况以及能量损耗值，然后将所受到的磁场力作为载荷施加到棒材上进行结构场分析，得出应变值。研究了换能器在不同的电流频率、电压强度、外部磁轭下的磁致伸缩性能，并对其能量损耗进行了分析。通过本文的研究，分析了外部场强及棒材尺寸对换能器磁致伸缩性能的影响。研究结果对磁

6、致伸缩换能器的设计和应用具有参考意义。关键词磁致伸缩；换能器；有限元分析；智能材料FiniteElementMethodAnalysisofMagnetostrictiveResearchontransducerAbstractIntherapiddevelopmentofsociety,thenewmaterialwasfoundmushroomedandapplications,andsmartmaterialsasoneofthebestintopeople’svisionandlife,assmartmaterialsrepresentativematerial--thegian

7、tmagnetostrictivematerial(GMM)istheenergyexchangefunctionalmaterials,itssuperiorperformance,withstrongabilitytocontrol,faststrainrate,simpledriveform,thestraincausedbythedisplacementoflargeandmanyotheradvantages,Thisma