申请/专利权人：西安理工大学

申请日：2024-04-07

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118228550A

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G16C60/00;G06F113/26;G06F111/10

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.21#公开

摘要：本发明公开了多层非线性磁致伸缩、压电复合材料磁电系数计算方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：磁致伸缩‑压电复合材料由具有磁致伸缩效应的磁致伸缩材料与具有压电效应的压电材料复合而成；给出磁致伸缩‑压电复合材料磁电系数本构方程；步骤2：根据步骤1中的结论，建立求解磁电系数分量α11与磁电系数分量α33的理论模型；步骤3：对步骤2中建立的理论模型进行离散化处理；步骤4：根据步骤2中建立的求解磁电系数α11与α33理论模型，编写有限程序，完成步骤1中的磁电系数分量求解。采用有限元法，将复合材料尺度效应考虑在内，模拟磁电复合材料真实工况，得到的解析式更加合理，且具有很强的通用性。

主权项：1.多层非线性磁致伸缩、压电复合材料磁电系数计算方法，其特征在于，采用编写有限元程序实现多层非线性磁致伸缩、压电复合材料磁电系数计算，即为，具有磁致伸缩效应的磁致伸缩材料在外加磁场驱动下产生变形，通过接触面间的应变传递驱动压电材料产生电极化反应，实现磁电耦合，并对描述磁电耦合性能强弱的磁电系数计算的过程；具体按照以下步骤实施：步骤1：磁致伸缩-压电复合材料由具有磁致伸缩效应的磁致伸缩材料与具有压电效应的压电材料复合而成；基于磁致伸缩-压电复合材料性质，给出磁致伸缩-压电复合材料磁电系数本构方程；步骤2：根据步骤1中的结论，建立求解磁电系数分量α11与磁电系数分量α33的理论模型；步骤3：对步骤2中建立的理论模型进行离散化处理；步骤4：根据步骤2中建立的求解磁电系数α11与α33理论模型，编写有限程序，完成步骤1中的磁电系数分量求解，有限程序求解步骤具体如下：步骤①建立磁致伸缩材料的非线性磁、力耦合模型，完成磁致伸缩材料动态响应求解；磁致伸缩材料动态响应由外加磁场驱动，首先建立非线性磁、力耦合模型；为准确描述磁致伸缩材料的磁化过程，采用非线性磁化本构模型；完成磁致伸缩材料动态响应求解，求解时，引入弹性场控制方程、磁场控制方程与力学边界条件；步骤②建立线性力、电耦合模型，完成压电材料力、电场场求解；压电层动态响应由磁致伸缩材料相通过连接面传递应变驱动产生，假设压电层与磁致伸缩层为理想连接；考虑到压电层应变由磁致伸缩层驱动产生，处于线弹性范围内，采用线性压电本构模型；完成压电材料电、弹性场求解，需要引入电场控制方程与电学边界条件，压电材料的弹性场控制方程与力学边界条件与步骤①保持一致；步骤③对步骤②求解的电场进行存储，以步骤1中给出的磁电系数分量计算公式，进行磁电系数计算；步骤④对所述步骤③中计算结果进行收敛性判断，若收敛，则对计算结果进行记录；若不收敛，检查以上步骤，直至收敛；步骤5：改变磁致伸缩-压电复合材料结构形式与几何尺寸，重复步骤4，进行大量的有限元数值模拟；步骤6：对步骤5中的有限元模拟结果汇总，进行公式拟合。

全文数据：

权利要求：

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