Tb0.3Dy0.7Fe2合金磁畴偏转研究

研究了Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金在压磁和磁 弹性效应中的磁畴偏转和磁导率特性. 基于Stoner-Wolhfarth 模型能量极小原理, 绘制了自由能与磁畴偏转角度的关系曲线, 研究了压应力和磁场载荷作用下磁畴角度的偏转特性, 计算分析了不同载荷作用下磁畴偏转的磁导率特性, 并与实验数据进行比较论证. 研究表明,应力和磁场的作用都将使磁畴方向[111]和[111]发生角度跃迁, 直观有效地解释了材料巨磁致伸缩效应的机理; 应力和磁场作用下磁畴的偏转将使材料磁导率呈减小趋势, 其中磁场能对磁导率的影响大于应力能, 这一现象在小载荷作用下尤为明显. 实验结果表明, 磁导率的计算数据与实验数据符合得较好, 验证了计算方法的正确性. 理论分析对Terfenol-D磁畴偏转模型的完善 和磁化过程中磁滞回线的绘制非常有意义.     

Modelling self-sensing of a magnetostrictive actuator based on a terfenol-D rod

A simplified quasi-static computational model for self-sensing applications of magnetostrictive actuators based on terfenol-D rods is presented. Paths and angle changes in the magnetic moments rotation of Tb0.3Dy0.7Fe2 alloy are studied as functions of compressive stress and magnetic field, and then used to determine the magnetization in its actuation. Then sensing of magnetic induction picked from a driving coil in an actuator is derived. The model is quick and efficient to solve moments rotation and its magnetization. Sensing results of compressive stress and magnetostriction calculated by the model are in good agreement with experiments and will be helpful in the design and control of self-sensing applications in actuators.     

Tb0.3Dy0.7Fe2合金的本构参数辨识方法研究

建立了一种简便的、适用于磁畴模型应用的Tb0.3Dy0.7Fe2合金本构参数辨识方法.针对Tb0.3Dy0.7Fe2合金磁畴模型中本构参数不明确且直接实验测试困难的问题,提出了一种数值计算与实验测试相结合的参数辨识方法.采用坐标变换与绘制自由能等势曲线相结合的方法,简化了载荷作用下Tb0.3Dy0.7Fe2合金内磁畴角度偏转的数值计算,研究了合金磁畴角度偏转模型的参数依赖性.在此基础上,结合简单的实验测试,建立了Tb0.3Dy0.7Fe2合金各向异性常数K1和K2、能量分布因子ω、晶轴取向分布的辨识及修正方法.该方法能够简单、快速地完成Tb0.3Dy0.7Fe2合金磁畴模型中本构参数的辨识,对完善磁致伸缩材料磁畴偏转的数值计算模型非常有意义.理论分析可为类磁致伸缩材料磁机耦合模型的建立、完善,以及材料本构参数的辨识、获取提供参考.     

Tb0.3Dy0.7Fe2合金磁畴偏转的滞回特性研究

研究了不同载荷作用下Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金在压磁和磁弹性效应中磁畴偏转的滞回特性. 基于Stoner-Wolhfarth模型的能量极小原理, 采用绘制自由能-磁畴偏转角度关系曲线的求解方法, 研究了压磁和磁弹性效应中载荷作用下的磁畴角度偏转和磁化过程, 计算分析了不同载荷作用下磁畴偏转的滞回特性. 研究表明, 压磁和磁弹性效应中磁畴偏转均存在明显的滞回、跃迁效应, 其中磁化强度的滞回效应来源于磁畴偏转的角度跃迁; 压磁效应中预加磁场的施加将增大磁化强度的滞回, 同时使滞回曲线向大压应力方向偏移; 磁弹性效应中磁畴偏转的滞回存在两个临界磁场强度, 不同磁场强度下合金具有不同的磁畴偏转路径和磁化滞回曲线, 临界磁场强度的大小取决于预压应力的施加. 理论分析对类磁致伸缩材料磁畴偏转模型的完善和材料器件的设计应用非常有意义.     

Tb0.3Dy0.7Fe2合金的本构参数辨识方法研究

建立了一种简便的、适用于磁畴模型应用的Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ 合金本构参数辨识方法. 针对Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金磁畴模型中本构参数不明确且直接实验测试困难的问题, 提出了一种数值计算与实验测试相结合的参数辨识方法. 采用坐标变换与绘制自由能等势曲线相结合的方法, 简化了载荷作用下Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ 合金内磁畴角度偏转的数值计算, 研究了合金磁畴角度偏转模型的参数依赖性. 在此基础上, 结合简单的实验测试, 建立了Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金各向异性常数K₁ 和K₂、能量分布因子ω、晶轴取向分布的辨识及修正方法. 该方法能够简单、快速地完成Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ 合金磁畴模型中本构参数的辨识, 对完善磁致伸缩材料磁畴偏转的数值计算模型非常有意义. 理论分析可为类磁致伸缩材料磁机耦合模型的建立、完善, 以及材料本构参数的辨识、获取提供参考.