在软铁磁性材料的磁性-弹性耦合效果

 2021.12.10.

敬爱的金正恩同志说:

"大学要把工作重心放在圆满解决社会主义强国建设所面临的理论实践性、科学技术上的问题,发展基础科学部门、开拓尖端科技领域的科研工作。"

从微型电气装置到大型电机,对新的电机和装备的社会需求随着经济发展和技术的进步而日益增长。这些机械设备和装备的使用过程中一般发生振动和噪音,其主要原因之一在于被利用的软铁磁性材料的磁致伸缩。由于软铁磁性材料中复杂的磁性-应力耦合效应,磁致伸缩对磁场和预应力的变化具有很强的非线性性质。为了准确地描述在这种磁性-应力耦合下的非线性结构关系,需要建立一个合理的模型。此外,研究磁性-弹性结合的结构关系,以准确地描述磁性-应力耦合效果,也提供磁无损检测的一个重要的理论基础。

因此,许多国家的物理学家和力学学家正在广泛研究各种磁性-弹性耦合的状态方程。然而,大多数学者对普通铁磁性材料的磁性-弹性耦合进行了研究,而对软铁磁性材料的磁性-弹性耦合进行研究的比较少。原因在于软铁磁性材料的磁致伸缩性较低,非线性磁致伸缩性能较复杂。

考虑到退磁场的影响,我们对广义磁性-弹性耦合模型进行了大量的研究,这些模型可以揭示磁场和预应力下铁磁性材料的非线性。

我们进一步研究了在大磁致伸缩材料中不包含应力函数逆函数的模型,精度更接近实验数据。通过研究,我们建立了一个模型,该模型可以很容易地在工程实践中使用,因为磁性关系可以很容易地从通用状态模型中重构。

该模型能够准确地描述磁场和预应力对杨氏模量和相对磁导率的影响,反映退磁场对磁性-力学性能的影响。此外,该模型比以前的模型更简单而方便,因为在显式磁化关系和预应力作用形式的数学表示中不必使用分段函数。

这些科研结果已在ELSEVIERV出版社的"Journal of Magnetism and Magnetic Materials"杂志上以"A General nonlinear magneto-elastic coupled constitutive model for soft ferromagnetic materials" (https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.166406)为题被发表了。