超磁致伸縮智能構件熱變形控制技術及裝置開發(fā).pdf

1、超磁致伸縮材料(giant magnetostrictive material,GMM)是一種在磁場作用下產生磁致伸縮變形的智能材料,利用其特性可制成位移輸出精度達亞微米級的超磁致伸縮智能構件,可廣泛應用于超精密機床、精密儀器等微驅動領域。
　　 然而,GMM智能構件工作時,存在著線圈焦耳熱損耗等生熱,其所產生的熱量將導致智能構件工作溫度的明顯升高,由此產生熱變形并引起GMM磁致伸縮特性的非線性,從而嚴重影響智能構件的輸出性能。

2、因此,須采取適當?shù)臒峥刂坪脱a償方法以消除或抑制由于溫升所導致的對智能構件工作性能的影響,從而保證智能構件的工作精度。由于智能構件本體對象的時間常數(shù)和容量滯后較大,難以實現(xiàn)閉環(huán)溫度控制,因此前人的研究工作中,設計的溫控系統(tǒng)均為半閉環(huán)系統(tǒng),智能構件本體溫控精度較低。
　　 針對上述問題,本文對超磁致伸縮智能構件的熱設計和溫度控制進行了深入的研究。本文首先通過文獻調研,概述了超磁致伸縮材料的特性及應用,對超磁致伸縮智能構件熱控制技術、

3、線圈熱優(yōu)化設計、模型辨識及控制策略的研究現(xiàn)狀進行了分析。在此基礎上,提出了基于交直流分離驅動線圈的智能構件,以及采用串級控制策略的全閉環(huán)強制水冷溫控系統(tǒng)。
　　 在綜合考慮電磁場和熱場參數(shù)的基礎上,設計了基于交直流分離驅動的線圈結構,并進行仿真以驗證方案的有效性。在選定了智能構件的驅動方案后,對智能構件設計了合理的強制水冷溫控方案,并完成智能構件本體的結構設計。隨后,在建立智能構件流固耦合傳熱有限元模型的基礎上,對其進行數(shù)值模擬