随机扰动下的超磁致伸缩-压电陶瓷传感器非线性动力学特性研究

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• 论文作者：李艺染 ; 许佳
• 年：2016
• 作者机构：天津大学机械工程学院;天津市非线性动力学与混沌控制重点实验室;
• 论文关键词：超磁致伸缩材料 ; 压电陶瓷 ; 非线性动力学 ; 分岔 ; 传感器
• 会议召开时间：2016-05-06
• 会议录名称：第十届动力学与控制学术会议摘要集
• 语种：中文
• 分类号：TP212
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：第十届动力学与控制学术会议
• 会议地点：中国四川成都
• 主办单位：中国力学学会动力学与控制专业委员会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：2
• 文件大小：743k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

超磁致伸缩-压电复合传感器是一种新型磁电传感器,由稀土磁致伸缩材料和压电材料层状复合而成,具有高的磁-机-电耦合性能、灵敏度和居里温度,并且结构简单、易于制造、成本低,在低磁场强度的测量中比传统的霍尔传感器和磁阻传感器有明显的优势,在机械检测和控制中有着广泛的应用前景。本课题研究超磁致-压电复合传感器的磁-机-电耦合非线性特性,对于推动超磁致伸缩材料和压电陶瓷材料的非线性本构模型研究、超磁致-压电复合材料的磁电转换效率研究、以及传感器的磁机电非线性动力学特性研究,具有十分重要的理论意义和工程应用价值。超磁致伸缩材料和压电陶瓷等智能材料的应力-应变曲线表现出明显的滞后非线性特性,传统的描述方法是将其表示为几条折线,由于折线具有尖点,导致方程不具有连续可导性,本文采用改进的Van der Pol非线性项来描述智能材料应力-应变曲线,构造一个连续可导的函数来代替传统的多条折线描述方法,在超磁致伸缩材料迟滞非线性模型和压电陶瓷的非线性本构模型的基础上,建立了超磁致伸缩-压电陶瓷传感器的磁力耦合非线性动力学模型建立了超磁致伸缩-压电陶瓷传感器的非线性动力学模型,分析了结构在外界随机激励下的非线性动力学特性如局部稳定性、全局稳定性、分岔和混沌等。运用最大李雅普诺夫指数判定系统局部稳定性,引入奇异边界理论得到系统全局稳定性,通过求解FPK方程解出系统稳态概率密度进而分析分岔现象,计算系统同宿异宿轨道获得混沌发生的判据。结果表明,随着分岔参数的变化,系统将从稳定演变为不稳定,由一个稳定态变为两个稳定态即出现稳态转换(跳跃)现象,进而演变成混沌状态。结果表明,本文的磁致伸缩传感器模型可以很好地描述超磁致伸缩传感器的实际响应。

引文