崔 旭，何忠波，孙华刚，李冬伟，李玉龙

(军械工程学院，河北石家庄050003)

0引 言

超磁致伸缩材料(以下简称GMM)是一种新型功能材料，具有高响应速度、宽工作频域、大输出应变等优异特性，以其为核心的超磁致伸缩致动器广泛应用于微位移控制、精密加工、流体控制等领域［1］。但GMM随着频率增大非线性磁滞特性显著增强，这种非线性特性主要造成了两方面的影响:首先GMM输出应变随着频率变化而变化，对GMM器件控制系统提出了较高的要求;其次GMM的能量耗散随着频率的增大而增强，耗散的能量令GMM温度升高从而影响输出能力［2］。所以对GMM动态磁滞特性进行研究是超磁致伸缩器件设计、总体性能的预测及控制策略设计的重要前提。本文将对GMM棒的磁滞特性进行理论分析。

Jiles、Atherton等提出了一种基于畴壁理论的磁化强度磁滞模型，并先后推导了静态J-A模型和动态J-A模型［3］。该系列模型可以较好地描述铁磁材料所受磁场强度H与材料磁化强度M的关系。郑晓静等提出的Z-L模型能较好描述磁化强度M和磁致伸缩应变λ间关系［4］。交变磁场下，磁场强度从GMM棒表面到中心逐渐衰减，这种现象称为趋肤效应，该效应使得GMM棒内实际磁场强度磁小于励磁线圈提供的磁场强度。孙华刚等计算了不同频率交变磁场下GMM棒内平均磁场强度，并引用静态J-A模型对GMM动态特性做出了预测［5］。以上成果对GMM输出特性预测方面有较好的指导作用，但均无法很好地描述GMM动态能耗特性。

本文在考虑GMM内部……