[发明专利]一种磁致伸缩材料对外产生最大磁化强度的计算方法

说明书

本发明提供了一种磁致伸缩材料对外产生最大磁化强度的计算方法，包括：以磁致伸缩材料内单一磁畴为研究对象建立非线性自由能方程；将外加磁场的预设值和外加应力的预设值带入非线性自由能方程进行求解；根据求解结果分析外加磁场和应力对磁畴偏转的影响规律；获得外加磁场和应力的最佳取值；计算磁致伸缩材料对外产生的最大磁化强度。与现有技术相比，本发明通过对材料内单畴颗粒非线性自由能方程求解极值，研究磁致伸缩材料内磁畴角度偏转的规律，进而描述材料的磁化及磁机耦合特性，获得外加磁场和应力的最佳取值，从而计算出磁致伸缩材料对外产生的磁化强度，这种计算方法准确度高，能够更加精确的为磁致伸缩材料器件提供重要参数。

技术领域

本发明涉及磁致伸缩材料技术领域，尤其涉及一种磁致伸缩材料对外产生最大磁化强度的计算方法。

背景技术

磁致伸缩材料机磁能量耦合模型的建立及完善，一直都是国内外学者专家所研究的热点及难点，也是直接影响及制约磁致伸缩材料的宽频、高性能器件应用的前提。基于磁致伸缩材料的执行器工作时，将受励磁磁场和机械应力双重载荷耦合作用，材料本构关系的建立为不低于二个耦合场的数学模型，且机磁耦合场间作用的相互叠加，大大增加了材料理论模型建立的难度。在工程应用中，一般采用近似线性的压磁关系来简化材料模型，建立材料的耦合关系。目前所建立的材料线性本构关系，用于分析描述材料内磁-机间的内在转换关系，只能用于精度较低的工程应用，所建立模型只能反映某一特定线性区域内材料的耦合关系，不能用于描述超磁致伸缩材料的非线性关系。

由于现有技术中对于磁致伸缩材料模型的建立过于简单，从而难以对磁致伸缩材料器件中重要参数的进行准确取值，无法使磁致伸缩材料获得最佳的应用性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种磁致伸缩材料对外产生最大磁化强度的计算方法，本发明提供的方法能够较为准确的计算磁致伸缩材料对外产生的最大磁化强度。

本发明提供了一种磁致伸缩材料对外产生最大磁化强度的计算方法，包括：

以磁致伸缩材料内单一磁畴为研究对象建立非线性自由能方程；

将外加应力的预设值和外加磁场的预设值代入所述非线性自由能方程进行求解；

根据求解结果分析外加磁场和应力对磁畴偏转的影响规律；

根据外加磁场和应力对磁畴偏转的影响规律获得外加磁场和应力的最佳取值；

根据外加磁场和应力的最佳取值计算磁致伸缩材料对外产生的最大磁化强度。

优选的，所述非线性自由能方程为：

E＝E_k+E_σ+E_H 式1；

式1中，E为自由能；

E_k为磁晶各项异性能；

E_σ为应力各项异性能；

E_H为磁化能。

优选的，所述式1在X坐标系中表示为：

式2中，K₁和K₂为磁晶各向异性常数，

α₁为磁化强度M对x轴的方向余弦，α₂为磁化强度M对y轴的方向余弦，α₃为磁化强度M对z轴的方向余弦；

β₁为外加磁场H和应力σ对x轴的方向余弦，β₂为外加磁场H和应力σ对y轴的方向余弦，β₃为外加磁场H和应力σ对z轴的方向余弦；