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考虑本征非线性的磁致伸缩力传感器磁路优化设计研究: 针对压电式力传感器和超磁致伸缩力传感器无法对交变载荷进行连续测量的问题,设计了一种以Galfenol合金为敏感元件的封闭式力传感器结构。为对传感器磁路进行优化设计,提出一种考虑材料本征非线性的磁路设计方法,并将之与采用线...; 李鹏辉李波李传舒亮曹清华陈定方; 关键词：力传感器 GALFENOL

考虑本征非线性的磁致伸缩力传感器磁路优化设计研究: 针对压电式力传感器和超磁致伸缩力传感器无法对交变载荷进行连续测量的问题,设计了一种以Galfenol合金为敏感元件的封闭式力传感器结构。为对传感器磁路进行优化设计,提出一种考虑材料本征非线性的磁路设计方法,并将之与采用线...; 李鹏辉李波李传舒亮曹清华陈定方; 关键词：力传感器 GALFENOL; 文献传递

电磁操动机构运动特性数值计算的耦合建模方法研究被引量：7: 2015年; 电磁操动机构是断路器、接触器中的关键部件,针对现有电磁操动机构动态特性仿真效率较低的问题,提出了一种一体化的耦合仿真方法。通过动态网格技术,将空气域包含的网格在时间域中进行动态划分,从而将磁路的电磁场控制方程和机械结构的动力学方程进行动态耦合,在时间域内同时完成电磁操动机构动态响应过程中电磁变量和机械变量的求解。为了对仿真算法进行验证,以智能交流接触器的磁路结构作为实例,以PWM斩波以后的电压作为驱动信号,对所提出的仿真算法进行验证。仿真和实验结果表明,所提出的方法可以对电磁变量和机械变量完成一体化求解,仿真效率可以得到提高。同时,实验结果显示所提出的算法计算结果可靠。; 舒亮许成文吴桂初朱翔鸥赵升; 关键词：操动机构动态网格电磁耦合

超磁致伸缩材料ΔE效应理论建模与试验研究被引量：1: 2019年; 为研究超磁致伸缩材料的ΔE效应,采用Jiles-Atherton模型和磁弹性效应相结合的方法,提出了一种考虑动态应力影响及系数变化的磁化模型。分别对磁场和应力作用下超磁致伸缩材料的磁场-磁化关系和应力-磁化关系进行建模,并根据胡克定律以及二次畴转模型计算出材料在应力和磁场综合作用下的总应变,得到不同外加磁场下材料的应变-应力环。通过对应变-应力曲线斜率的计算,得到超磁致伸缩材料在不同外加磁场下,弹性模量随应力变化规律。搭建了应力测试装置,对不同磁场作用下Terfenol-D的磁化-应力响应和应变-应力响应测试,试验结果与模型计算结果基本一致,结果表明,ΔE效应是磁场能量和应力各向异性平衡的结果,Terfenol-D最大弹性模量变化达到513%。研究成果为新型机电系统变刚度设计提供了理论基础和调控手段。; 李波朱彦超舒亮陶孟仑杨家斌; 关键词：超磁致伸缩 TERFENOL-D 磁弹性效应

基于Galfenol合金的冲击力检测机理及其试验研究: 铁镓合金Galfenol是典型的磁致伸缩材料之一，在外部磁场与机械载荷作用下将产生磁致伸缩变化，具有中等的磁致伸缩性能以及优良的机械性能。不同于压电、光纤和记忆合金等智能材料，Galfenol合金的脆性小，具有较强的抗拉...; 杨家斌; 文献传递

基于Galfenol合金的高灵敏度冲击力传感器被引量：4: 2019年; 目前基于压电材料等的冲击力传感器由于其材料本身的脆性限制了其应用范围,Galfenol合金具有中等磁致伸缩以及较高机械强度,更适用于对冲击载荷的检测。提出以Galfenol合金(铁-镓合金)为敏感元件的磁致伸缩冲击力传感器,提出三种不同结构的敏感元件(棒、等截面矩形梁与变截面工字梁),通过建立动力学模型对比其整体的传感性能,并采用正交设计的方法对变截面工字梁的尺寸进行优化设计。动力学模型的对比表明,基于变截面工字梁的传感器灵敏度最高。对基于变截面工字梁的传感器进行试验研究,并采用麦夸特法对传感器进行标定,试验结果表明该传感器可实现对冲击力准确测量,平均误差不超过5.73%。该传感器可实现对瞬态冲击的检测,拓宽了Galfenol合金的动态检测领域。冲击载荷可直接作用在传感器的Galfenol合金梁上,不需要额外的保护措施,结构更简单。通过结构优化对传感器的灵敏度作了进一步的提升。; 李波杨家斌舒亮朱彦超陈定方; 关键词：磁致伸缩正交设计

考虑应力耦合的三维磁致伸缩力传感模型研究: 2018年; 针对普通磁致伸缩材料和压电材料脆性较大的问题,设计了一种以Galfenol合金(铁-镓合金)为敏感元件的力传感机构,可对方向交变的力载荷进行检测。建立了考虑应力耦合的传感机构三维磁-机耦合模型,采用能量均分模型(Discrete Energy-averaged Model)对合金的磁化非线性进行了描述,并通过弱解式动力学方程将磁化模型与机构的动力学模型进行耦合,达到对合金磁化过程进行完整描述的目的。模型通过Comsol Multiphysics弱解式模块求解,仿真结果表明,由于考虑了应力耦合,模型可描述合金受到磁场、应力同时作用时磁化强度的变化。以Φ8×100毫米的合金研制了传感样机,试验结果表明,传感机构可对方向交变的载荷进行检测,测得的磁化强度与仿真结果吻合较好。; 李波杨家斌舒亮李鹏辉伍虹; 关键词：应力耦合磁致伸缩

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国家自然科学基金(51205293)