基于虚功原理的Galfenol悬臂梁建模与带载特性研究

研究了带载条件下Galfenol驱动器的磁机耦合建模方法，利用离散型能量均分模型(Discrete energy-averaged model)对Galfenol的磁滞非线性和饱和非线性进行建模，可以同时描述合金对于磁场和应力的依赖性。采用虚功原理将能量均分模型与驱动器的结构模型进行动力学耦合，研究了带载条件下驱动器的输出特性，并对不同Galfenol覆盖比时驱动器的驱动能力进行了研究，将计算结果与稀土超磁致伸缩材料(Terfenol-D)和压电陶瓷进行了对比。研究结果表明，驱动器的带载能力随着Galfenol悬臂梁材料覆盖比的增加而增加，材料内部承受的张力也随之增大；Galfenol合金良好的机械性能可以克服负载增加时所承受的张力的变化，解决其他智能材料易产生的失效问题