[发明专利]一种磁致伸缩材料对外产生最大磁化强度的计算方法

权利要求书

1.一种磁致伸缩材料对外产生最大磁化强度的计算方法，包括：

以磁致伸缩材料内单一磁畴为研究对象建立非线性自由能方程；

将外加应力的预设值和外加磁场的预设值代入所述非线性自由能方程进行求解；

根据求解结果分析外加磁场和应力对磁畴偏转的影响规律；

根据外加磁场和应力对磁畴偏转的影响规律获得外加磁场和应力的最佳取值；

根据外加磁场和应力的最佳取值计算磁致伸缩材料对外产生的最大磁化强度；

所述非线性自由能方程为：

E＝E_k+E_σ+E_H 式1；

式1中，E为自由能；

E_k为磁晶各项异性能；

E_σ为应力各项异性能；

E_H为磁化能；

所述式1在X坐标系中表示为：

式2中，K₁和K₂为磁晶各向异性常数，

α₁为磁化强度M对x轴的方向余弦，α₂为磁化强度M对y轴的方向余弦，α₃为磁化强度M对z轴的方向余弦；

β₁为外加磁场H和应力σ对x轴的方向余弦，β₂为外加磁场H和应力σ对y轴的方向余弦，β₃为外加磁场H和应力σ对z轴的方向余弦；

λ₁₀₀为磁致伸缩材料在100方向上的磁致伸缩系数，λ₁₁₁为磁致伸缩材料在111方向的磁致伸缩系数；

H为外加磁场强度，σ为外加应力；

μ₀为真空磁导率，M_s为饱和磁化强度；

所述X坐标系以[100]晶轴方向为x轴，以[010]晶轴方向为y轴，以[001]晶轴方向为z轴；

对式2进行极坐标变换，令X坐标系中磁化强度M的方向为

所述式2在Y坐标系中表示为：

所述Y坐标系中x轴的方向为[001]，y轴的方向为z轴的方向为

将外加磁场和应力的最佳取值代入所述非线性自由能方程进行计算；根据计算结果获得自由能极小值处的θ_n和值；

根据公式9计算磁致伸缩材料对外产生的最大磁化强度：

M＝M_Scosθ_n 式9；

其中，M_s为饱和磁化强度。

2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述非线性自由能方程进行求解的方法为采用MATLAB软件进行求解。

3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述外加应力的预设值为0～-12MPa。

4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述外加磁场的预设值为0～120000A/m。

5.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述外加磁场的最佳取值为45000～55000A/m。

6.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述外加应力的最佳取值为-4.5～-5.5MPa。