超磁致伸縮電靜液作動(dòng)器磁場與流場特性及試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著“多電飛機(jī)”與“全電飛機(jī)”概念的提出，功率電傳作動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢越來越明顯，而小型化高頻寬的電靜液作動(dòng)器正是功率電傳時(shí)代所急需，智能材料及其結(jié)構(gòu)在電靜液作動(dòng)器上的應(yīng)用為其提供了有效途徑。為此，本文以超磁致伸縮材料為驅(qū)動(dòng)核心研制了一款超磁致伸縮電靜液作動(dòng)器，并對(duì)其開展了磁場與流場特性及試驗(yàn)的相關(guān)研究。
　　本文首先根據(jù)超磁致伸縮材料的應(yīng)用特性以及電靜液作動(dòng)器的工作原理設(shè)計(jì)了超磁致伸縮電靜液作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)、系統(tǒng)地介紹了主要功能部

2、件的設(shè)計(jì)原則以及功能特性，針對(duì)超磁致伸縮電靜液作動(dòng)器涉及的關(guān)鍵技術(shù)提出了解決方案；其次，分別對(duì)作動(dòng)器的磁場與流場進(jìn)行了特性分析，采用了永磁體與控制線圈組合方式提供驅(qū)動(dòng)磁場，對(duì)其建立了磁路數(shù)學(xué)模型，并通過有限元仿真與試驗(yàn)結(jié)合的方法得出了磁路主要結(jié)構(gòu)參數(shù)與磁場分布均勻性之間的映射規(guī)律，基于流固耦合力學(xué)原理，在COMSOL Multiphysics軟件中分別建立了超磁致伸縮電靜液作動(dòng)器的懸臂梁閥片、泵腔以及管路的流體模型，并研究了在恒定壓差與

3、正弦壓差作用下閥片的響應(yīng)特性以及恒定壓差作用下的泵腔中閥片的變形與管路中的壓力損失；再次，對(duì)作動(dòng)器進(jìn)行了理論建模與分析，基于Jiles-Atherton磁滯模型建立了超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器位移輸出模型，通過考慮電源以及渦流的影響，提高了模型的動(dòng)態(tài)適用范圍，根據(jù)泵腔與管路的動(dòng)力學(xué)特性以及閥片的固液耦合特性建立了機(jī)-液模塊的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，通過MATLAB/Simulink建立了超磁致伸縮電靜液作動(dòng)器的仿真模型，針對(duì)該仿真模型進(jìn)行了系統(tǒng)仿真研