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超磁致伸缩材料在不同外部条件下的磁滞模型预测
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作者 闫洪波 黄海涛 +2 位作者 汪建新 黄健 谢凯 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第22期297-307,共11页
超磁致伸缩材料的磁滞模型随着激励幅值、偏磁情况、激励频率的变化模型参数也会发生变化,现有的磁滞模型无法预测三种外部条件同时变化所带来的影响.本文通过传统Jiles-Atherton(J-A)动态模型解释磁滞损耗机理,根据运行条件和材料特性... 超磁致伸缩材料的磁滞模型随着激励幅值、偏磁情况、激励频率的变化模型参数也会发生变化,现有的磁滞模型无法预测三种外部条件同时变化所带来的影响.本文通过传统Jiles-Atherton(J-A)动态模型解释磁滞损耗机理,根据运行条件和材料特性建立关系式来反映外界条件变化.针对J-A模型建立与激励幅值相关的关系式,针对剩余损耗建立起剩余损耗系数与激励幅值和偏磁情况的关系式,同时利用分数阶对系统的涡流损耗重新进行定义,从而得到修正后的磁滞模型.文中利用遗传算法对不同运行条件下的试验数据进行模型参数辨识,根据模型参数以及运行条件得到相应的修正系数.通过模型的仿真情况,验证了修正后模型的精度,分析了涡流和剩余损耗的影响因素以及对模型预测的影响;通过对磁滞模型进行评估,对比了磁滞曲线与磁滞损耗的误差情况.结果表明,修正后的模型能够对不同的激励进行高精度预测,低频时忽略动态损耗会造成较大误差,且涡流和剩余损耗对磁滞模型精度具有较大影响,在对具体磁滞情况进行分析时利用磁滞曲线进行评估更为准确. 展开更多
关键词 磁致伸缩材料 Jiles-Atherton动态模型 涡流损耗 剩余损耗
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超磁致伸缩材料迟滞特性的新Hammerstein建模
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作者 李宁 安坤 +2 位作者 郭立山 李森 孟江 《中北大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第5期706-715,共10页
超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)作为一种新型功能材料,因其具有磁-机耦合系数大、响应速度快、频响特性好等优点而被广泛应用于能量采集、微位移驱动、精密定位控制等领域,但材料复杂的迟滞非线性影响了其致动器... 超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)作为一种新型功能材料,因其具有磁-机耦合系数大、响应速度快、频响特性好等优点而被广泛应用于能量采集、微位移驱动、精密定位控制等领域,但材料复杂的迟滞非线性影响了其致动器的定位精度,为了辨识超磁致伸缩材料中存在的迟滞非线性,本文提出一种新Hammerstein模型建模方法。此方法的优点在于模型可以更好地逼近迟滞非线性,提供更高的精度,减少了串联环节的参数辨识工作量。首先,构建一个基于双曲函数的迟滞算子扩展空间的极限学习机模型,用其表示新Hammerstein模型中的静态非线性部分。其次,提取极限学习机模型的全连接层的权重和偏置参数用于构建新模型中的动态线性部分的状态空间方程,减少了传统模型中串联环节的模型参数辨识的工作。最后,建立了可以描述超磁致伸缩材料迟滞特性的新Hammerstein模型。新Hammerstein模型的建模相对误差为0.86%~3.69%,平均绝对误差为2.63%,比传统Hammerstein模型均方根误差低0.8μm左右,平均绝对误差提高将近4%。仿真结果证明了新Hammerstein模型对超磁致伸缩材料复杂迟滞特性建模的有效性。 展开更多
关键词 磁致伸缩材料 迟滞特性 极限学习机 迟滞算子 HAMMERSTEIN模型
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超磁致伸缩材料微位移执行器的设计理论及方法 被引量:41
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作者 贾振元 杨兴 +1 位作者 郭东明 侯璐景 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第11期46-49,共4页
超磁致伸缩材料是一种新型的功能材料,其微位移执行器的设计理论和方法具有特殊性。分析了超磁致伸缩材料的工作特性,给出了超磁致伸缩微位移执行器的原型。在此基础上,建立了执行器的微位移传递机构、磁路、驱动线圈及其冷却等几个... 超磁致伸缩材料是一种新型的功能材料,其微位移执行器的设计理论和方法具有特殊性。分析了超磁致伸缩材料的工作特性,给出了超磁致伸缩微位移执行器的原型。在此基础上,建立了执行器的微位移传递机构、磁路、驱动线圈及其冷却等几个关键部分的数学模型,并提出其设计理论和方法。同时,采用上述理论和方法研制了超磁致伸缩微位移执行器样机,通过试验验证了其正确性和实用性。 展开更多
关键词 磁致伸缩材料 微位移执行器 柔性结构 线圈 设计
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超磁致伸缩材料动态涡流损耗模型及试验分析 被引量:32
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作者 陶孟仑 陈定方 +2 位作者 卢全国 舒亮 赵亚鹏 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第13期146-151,共6页
超磁致伸缩材料Terfenol-D以其大磁致伸缩系数、快速时间响应及高能量密度的特点较广泛应用于高频动态领域,如超声换能器及振动主动控制结构等。磁性材料在高频磁场驱动条件下会产生涡流损耗,工作频率越高,涡流损耗越大,导致超磁致伸缩... 超磁致伸缩材料Terfenol-D以其大磁致伸缩系数、快速时间响应及高能量密度的特点较广泛应用于高频动态领域,如超声换能器及振动主动控制结构等。磁性材料在高频磁场驱动条件下会产生涡流损耗,工作频率越高,涡流损耗越大,导致超磁致伸缩器件的输出功率显著降低。通过分析影响涡流损耗大小的关键性因素涡流截止频率与集肤深度,得到有效抑制涡流损耗的方式包括降低材料的电导率以及采用叠堆结构材料。采用经典的基于麦克斯韦方程组的涡流损耗模型,分析高频条件下磁场在整体结构与叠堆结构内部的分布,并通过试验比较两种超磁致伸缩材料结构的涡流损耗对材料阻抗频谱曲线、振动幅度的影响。试验结果显示叠堆结构的超磁致伸缩材料能够大幅度地抑制涡流损耗,其模型与试验结果相吻合。 展开更多
关键词 磁致伸缩材料 涡流损耗 叠堆结构 涡流截止频率 麦克斯韦方程组
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稀土大磁致伸缩材料研究 被引量:19
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作者 应启明 罗梓贤 +5 位作者 李东培 王瑞坤 姚国庆 任世宽 张健 孙丽红 《稀土》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期72-74,共3页
本文采用丘克拉尔斯基法制备晶粒取向的(Tb0.28Dy0.72)Fe1.95磁致伸缩材料,研究了材料的微观结构对磁致伸缩系数的影响。当(Tb0.28Dy0.72)Fex中x=1.95时,有明显的压应力效应,在10MP... 本文采用丘克拉尔斯基法制备晶粒取向的(Tb0.28Dy0.72)Fe1.95磁致伸缩材料,研究了材料的微观结构对磁致伸缩系数的影响。当(Tb0.28Dy0.72)Fex中x=1.95时,有明显的压应力效应,在10MPa、200kA/m时,磁致伸缩系数1500×10-6,当x=2时,由于出现RFe3相,压应力效应随之减小。 展开更多
关键词 稀土 磁致伸缩材料
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磁致伸缩材料作动器在振动主动控制中的应用研究 被引量:32
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作者 顾仲权 朱金才 +1 位作者 彭福军 马扣根 《振动工程学报》 EI CSCD 1998年第4期381-388,共8页
磁致伸缩材料作动器是一种具有特色的机敏材料作动器。本文在自行研制Terfenol-D作动器及其特性试验的基础上,研究该类作动器在主动隔振与主动吸振中的应用。文中提出并导出了多通道前馈控制的时延滤波—xLMS法,并就这... 磁致伸缩材料作动器是一种具有特色的机敏材料作动器。本文在自行研制Terfenol-D作动器及其特性试验的基础上,研究该类作动器在主动隔振与主动吸振中的应用。文中提出并导出了多通道前馈控制的时延滤波—xLMS法,并就这种算法的收敛性进行进一步的讨论。 展开更多
关键词 磁致伸缩材料 作动器 振动主动控制 隔振器 吸振器
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磁致伸缩材料的特性及应用研究(Ⅰ) 被引量:43
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作者 胡明哲 李强 +1 位作者 李银祥 张一玲 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期366-369,共4页
回顾总结了磁致伸缩材料的发展及其在器件方面的应用 ,对以该材料为核心的各种器件性能作了阐述并与Pb(Zr,Ti) O3(PZT)压电材料进行比较。报道了武汉理工大学开展的超精密微位移致动器和磁场光纤传感等方面的研究 ,并对该材料今后的应... 回顾总结了磁致伸缩材料的发展及其在器件方面的应用 ,对以该材料为核心的各种器件性能作了阐述并与Pb(Zr,Ti) O3(PZT)压电材料进行比较。报道了武汉理工大学开展的超精密微位移致动器和磁场光纤传感等方面的研究 ,并对该材料今后的应用进行了展望。 展开更多
关键词 磁致伸缩材料 致动器 传感器
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超磁致伸缩材料作动器的研制及特性分析 被引量:22
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作者 徐峰 张虎 +1 位作者 蒋成保 徐惠彬 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期552-555,共4页
采用自制的TbDyFe超磁致伸缩材料设计并制作了主动振动控制用超磁致伸缩作动器 ,并对其偏置磁场、激励磁场、静态特性、动态特性和主动控制减振效果进行了测试和分析。研究结果表明 ,作动器工作应变在TbDyFe材料的线性区 ,其总伸缩量可... 采用自制的TbDyFe超磁致伸缩材料设计并制作了主动振动控制用超磁致伸缩作动器 ,并对其偏置磁场、激励磁场、静态特性、动态特性和主动控制减振效果进行了测试和分析。研究结果表明 ,作动器工作应变在TbDyFe材料的线性区 ,其总伸缩量可达 70 μm。低频动态特性好 ,谐频影响小。在自适应滤波控制方式下使用该作动器对正弦振动进行主动控制减振 ,减振效果达到 30dB。磁场均匀性对作动器输出特性有明显影响 ,采用Ansys有限元软件精确设计作动器激励磁场 。 展开更多
关键词 磁致伸缩材料 致伸缩作动器 振动控制 TbDyFe材料 智能结构
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稀土超磁致伸缩材料发展概况 被引量:20
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作者 李扩社 徐静 +4 位作者 杨红川 袁永强 徐建林 于敦波 张深根 《稀土》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期51-56,共6页
讨论了磁致伸缩效应的来源,介绍了稀土超磁致伸缩材料的特性和应用及目前的研究现状,重点评述了稀土超磁致伸缩材料的各种制备工艺和技术关键,介绍了"一步法"新工艺的特点,指出了今后的研究方向和工作重点。
关键词 稀土超磁致伸缩材料 自发 发展概况
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超磁致伸缩材料的特性及其应用 被引量:23
10
作者 侯淑萍 杨庆新 +2 位作者 陈海燕 闫荣格 杨文荣 《兵器材料科学与工程》 CSCD 北大核心 2008年第5期95-98,共4页
超磁致伸缩材料因具有优异的性能,给电工行业带来了新的活力,在军民两用高技术领域有着广泛的应用前景。着重介绍超磁致伸缩材料的性能及其在各领域中的应用。
关键词 磁致伸缩材料 特性 综述 应用
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超磁致伸缩材料驱动器实验研究 被引量:55
11
作者 夏春林 丁凡 路甬祥 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第4期14-16,34,共4页
介绍采用国产超磁致伸缩材料研制的新型驱动器的结构、工作原理、理论分析及静、动态特性实验结果。实验表明,该驱动器具有较大的静态位移、力输出和满意的动态特性,频宽可达1500Hz。
关键词 磁致伸缩材料 驱动器 实验
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超磁致伸缩材料磁滞建模方法国内外研究现状评述 被引量:9
12
作者 王彬 屈稳太 +2 位作者 邬义杰 刘孝亮 彭黄湖 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第16期2295-2300,共6页
建立有效的磁滞非线性模型是超磁致伸缩材料(GMM)应用过程中的关键问题。阐述了磁滞现象的特性与产生机理,将现有的磁滞模型分为数学模型和机理模型两类,并从其内在机理、历史沿革、实现难易、适应范围与限制条件等方面对不同模型进行... 建立有效的磁滞非线性模型是超磁致伸缩材料(GMM)应用过程中的关键问题。阐述了磁滞现象的特性与产生机理,将现有的磁滞模型分为数学模型和机理模型两类,并从其内在机理、历史沿革、实现难易、适应范围与限制条件等方面对不同模型进行了综合比较评价,重点讨论了Preisach模型和J-A模型两种最具代表性的模型,并对未来磁滞建模发展的方向进行了展望。 展开更多
关键词 磁致伸缩材料 滞建模 数学模型 机理模型
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巨磁致伸缩材料及应用研究进展 被引量:14
13
作者 刘敬华 张天丽 +1 位作者 王敬民 蒋成保 《中国材料进展》 CAS CSCD 2012年第4期1-12,25,共13页
巨磁致伸缩材料是20世纪70年代发展起来的新型功能材料,具有应变大,能量转换效率高等优点,在功能转换、智能驱动、智能传感等高技术领域有重要应用。简要介绍了磁致伸缩及巨磁致伸缩材料的发展历史,从稀土巨磁致伸缩材料、非稀土巨磁致... 巨磁致伸缩材料是20世纪70年代发展起来的新型功能材料,具有应变大,能量转换效率高等优点,在功能转换、智能驱动、智能传感等高技术领域有重要应用。简要介绍了磁致伸缩及巨磁致伸缩材料的发展历史,从稀土巨磁致伸缩材料、非稀土巨磁致伸缩材料的合金化研究、制备技术和应用技术等方面综述了我国巨磁致伸缩材料的发展历程,介绍了我国的科研工作者在巨磁致伸缩材料研究领域所取得的重要研究成果,最后对巨磁致伸缩材料发展及应用进行了展望。 展开更多
关键词 磁致伸缩材料 致伸缩 合金化 制备 应用
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超磁致伸缩材料驱动微型马达的原理与应用 被引量:11
14
作者 贾振元 王福吉 +1 位作者 张永顺 郭东明 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第13期1161-1165,共5页
从结构和性能上阐述了超磁致伸缩微型马达的原理及其在微机电系统中的应用状况。通过对国内外几种典型超磁致伸缩马达的原理性剖析 ,分析探讨了超磁致伸缩马达微型化、集成化以及高频振动等问题的解决途径与方法 ,为超磁致伸缩微型马达... 从结构和性能上阐述了超磁致伸缩微型马达的原理及其在微机电系统中的应用状况。通过对国内外几种典型超磁致伸缩马达的原理性剖析 ,分析探讨了超磁致伸缩马达微型化、集成化以及高频振动等问题的解决途径与方法 ,为超磁致伸缩微型马达的进一步发展提供了的理论基础和研究方向。 展开更多
关键词 磁致伸缩材料 微型马达 分析 原理与应用
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磁致伸缩材料的特性及应用研究(Ⅱ) 被引量:13
15
作者 胡明哲 李强 +1 位作者 李银祥 张一玲 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期1-4,共4页
总结了磁致伸缩材料的发展及其在器件方面的应用 ,对该材料的各种性能作了阐述并与 Pb(Zr,Ti) O3(PZT)压电材料进行了比较。报道了武汉理工大学开展的超精微致动器和磁场光纤传感等方面的研究并对该材料今后的应用进行了展望。
关键词 磁致伸缩材料 致动器 传感器
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稀土超磁致伸缩材料及其高效应用方法 被引量:18
16
作者 贺西平 李斌 周寿增 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 1998年第3期61-65,共5页
近年来,由于稀土超磁致伸缩材料具有卓越的特性,在高新技术领域引起了广泛的重视。重点介绍了稀土超磁致伸缩材料的发展简史、特点及高效应用方法。
关键词 稀土 磁致伸缩材料 有源材料
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超磁致伸缩材料在流体控制阀中的应用与展望 被引量:12
17
作者 朱玉川 马大为 +2 位作者 乐贵高 王传礼 许贤良 《液压与气动》 北大核心 2004年第5期49-51,共3页
超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料具有应变大 ,响应速度快 ,输出力大和能量传输密度高等优异性能 ,因此在流体控制阀中获得了广泛的应用 ,文章详细介绍了国内外在这方面的应用研究现状并对未来的应用前景做了展望。
关键词 流体控制阀 磁致伸缩材料 功能材料 物理效应 稀土
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巨磁致伸缩材料Terfenol-D的磁致伸缩计算 被引量:11
18
作者 王博文 李淑英 +1 位作者 阎荣格 曲静萍 《河北工业大学学报》 CAS 2001年第1期5-8,共4页
考虑在压应力作用下磁畴的择优分布,应用磁畴转动模型,建立了在压应力作用下材料的磁致伸缩与磁场强度的关系.当 H ≤ 80 kA/m、在较大压应力作用下时,计算结果与实验值基本符合.表明该表达式反映了在压应力作用下磁化机制... 考虑在压应力作用下磁畴的择优分布,应用磁畴转动模型,建立了在压应力作用下材料的磁致伸缩与磁场强度的关系.当 H ≤ 80 kA/m、在较大压应力作用下时,计算结果与实验值基本符合.表明该表达式反映了在压应力作用下磁化机制,可以应用该式来描述材料在较低磁场强度下的磁致伸缩. 展开更多
关键词 稀土-铁 致伸缩 畴转动模型 计算 磁致伸缩材料 场强度
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超磁致伸缩材料传感/执行器的原理与应用 被引量:9
19
作者 贾振元 王福吉 +1 位作者 邹君 刘慧芳 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期539-546,719,共8页
超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料,具有大磁致伸缩系数、高能量密度、低磁场驱动、高磁机转换效率以及快速响应等优点,在精密驱动技术中得到应用。利用磁致伸缩正效应可以开发微位移执行器、力驱动器和振动器等;利用磁致伸缩逆效应... 超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料,具有大磁致伸缩系数、高能量密度、低磁场驱动、高磁机转换效率以及快速响应等优点,在精密驱动技术中得到应用。利用磁致伸缩正效应可以开发微位移执行器、力驱动器和振动器等;利用磁致伸缩逆效应可以开发力、力矩和位移传感器以及能量转换器;利用磁致伸缩正逆耦合效应可以开发集驱动、力测量、输出力感知和输出力可控等功能于一体的器件,应用于精密驱动领域。在分析了磁致伸缩正效应、逆效应以及正逆耦合效应机理的基础上,阐述了超磁致伸缩传感器、执行器以及传感执行一体化器件的开发原理及其应用现状。 展开更多
关键词 磁致伸缩材料 执行器 传感器 正逆耦合效应
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超磁致伸缩材料控制模型的研究 被引量:19
20
作者 贾振元 杨兴 郭东明 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2001年第2期164-165,共2页
超磁致伸缩材料作为一种新型、高效的功能材料在许多领域显示出良好的应用前景 ,但是由于其存在滞回、非线性等不足 ,限制了它的进一步应用。文章在分析超磁致伸缩现象产生机理的基础上 ,给出了其基于磁感应强度的控制模型 ,并通过分析... 超磁致伸缩材料作为一种新型、高效的功能材料在许多领域显示出良好的应用前景 ,但是由于其存在滞回、非线性等不足 ,限制了它的进一步应用。文章在分析超磁致伸缩现象产生机理的基础上 ,给出了其基于磁感应强度的控制模型 ,并通过分析和实验研究得出 :采用磁感应强度的控制方法可减小超磁致伸缩材料滞回 。 展开更多
关键词 磁致伸缩材料 控制模型 感应强度 功能材料
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