超磁致伸缩微致动器车削系统动力学分析及温度、预应力影响

"超磁致伸缩微致动器在车削系统的动力学分析，考虑了温度和预应力因素，建立动态模型，研究其对振动响应的影响。预应力和温度对微致动器输出位移有显著影响，尤其在特定磁场激励条件下。” 超磁致伸缩材料是一种具有独特性能的智能材料，当受到磁场作用时，会发生尺寸的变化，这种效应被称为磁致伸缩效应。基于这一特性，超磁致伸缩微致动器（Giant Magnetostrictive Micro-actuator, GMTA）被广泛应用于精密加工领域，如车削系统，用于实现微米甚至纳米级别的精确控制。 这篇2012年的论文深入探讨了GMTA在车削系统中的动力学行为。首先，论文考虑了两个关键的环境因素：温度和预应力。温度的变化会影响材料的物理性能，包括磁致伸缩系数和机械强度。预应力则直接影响到致动器的结构稳定性及其变形。作者通过构建动力学模型，揭示了这两个因素如何改变GMTA的振动响应。 模型分析显示，预应力和磁滞及理想磁化模型下的GMTA输出位移变化有相似的“翻转”现象。在低磁场激励下，随着预应力增大，输出位移减小；而当磁场激励增大，输出位移又随预应力增加而增加。这表明预应力的调整可以有效地控制致动器的位移响应。 另一方面，温度的影响则呈现非线性特征。在小磁场激励下，温度对输出位移的影响较小，但当磁场幅值增大时，输出位移会随着温度的升高显著降低。这意味着在高精度操作中，必须严格控制工作环境的温度。 这些发现为理解和优化GMTA在实际应用中的性能提供了重要的理论基础。处理预应力和温度，以及克服超磁致伸缩材料的滞回效应，对于提升车削系统的稳定性和精度至关重要。通过合理设计和控制这些因素，可以更有效地利用GMTA进行精密加工，尤其是在复杂和高要求的制造环境中。 此外，论文还强调了实验数据和理论模型的结合，这对于验证模型的准确性、指导实践应用以及推动GMTA技术的进一步发展都具有重要意义。作者李莹、袁惠群和吴文波的研究工作为后续的GMTA动力学研究和工程应用奠定了坚实的基础，为精密车削技术的进步贡献了重要智慧。