稀土超磁致伸縮換能器

內容概要

本書是一本介紹稀土超磁致伸縮大功率換能器的設計理論和設計方法的專著。全書共分9章。第1章是緒論，主要介紹了常用的換能器材料、現(xiàn)代彎張換能器的設計方法及各型彎張換能器的特點；第2章分析了稀土超磁致伸縮材料的工作特性，導出了使稀土棒高效工作時沿棒軸徑向均勻切割最小份數(shù)的計算公式和等效電路；第3～2章，論述了稀土超磁致伸縮大功率換能器的設計理論，并對研制出的VII和Tonpilz型換能器的性能作了測試和分析。書中先后用到了ALGOR、SYSNOISE和ANSYS這三種有限元計算軟件，在相關部分都相應作了簡單介紹，并在第9章中重點介紹了ANSYS在設計換能器中的應用。    本書可供從事聲換能器研究工作的科技工作者、專業(yè)技術人員以及大專院校相關專業(yè)的師生參考。

書籍目錄

第1章 緒論  1.1 常用的換能器材料    1.1.1 壓電材料    1.1.2 壓電高聚物    1.1.3 復合材料    1.1.4 磁致伸縮材料    1.1.5 金屬玻璃材料  1.2 稀土超磁致伸縮材料及其應用    1.2.1 稀土超磁致伸縮材料    1.2.2 在水聲學上的應用    1.2.3 在微控制領域中的應用    1.2.4 電聲學上的應用    1.2.5 在聲發(fā)射技術領域的應用    1.2.6 大功率超聲頻換能器  1.3 彎張換能器的發(fā)展簡史及其特點    1.3.1 彎張換能器的早中期發(fā)展    1.3.2 各型彎張換能器的特點    1.3.3 Ⅳ型和Ⅶ型彎張換能器的特點比較  1.4 發(fā)展中的換能器設計方法    1.4.1 解析解法    1.4.2 波動力學法和等效電路法    1.4.3 有限元法    1.4.4 邊界元法    1.4.5 有限元和邊界元法對比第2章 稀土超磁致伸縮棒的工作特性  2.1 稀土超磁致伸縮棒的特性    2.1.1 不同壓力下稀土棒的磁致伸縮特性    2.1.2 不同壓力下的do與偏磁場之間的關系    2.1.3 材料的楊氏模量    2.1.4 材料的其他參數(shù)  2.2 稀土超磁致伸縮棒的高效應用方法    2.2.1 計算方法    2.2.2 算例  2.3 稀土超磁致伸縮棒的等效電路    2.3.1 Terfenol棒的等效電路    2.3.2算例第3章 T0Ⅱpilz換能器的設計理論  3.1 集中參數(shù)設計法  3.2 傳輸矩陣設計法    3.2.1 基本原理    3.2.2 考慮預應力螺栓的影響    3.2.3 程序實現(xiàn)  3.3 諧振頻率附近處的等效電路第4章 稀土超磁致伸縮換能器的有限元設計理論  4.1 稀土超磁致伸縮棒的有限元模型及設計理論    4.1.1 單元插值函數(shù)    4.1.2 應變    4.1.3 單元中的能量關系    4.1.4 動態(tài)方程  4.2 殼體的有限元模型    4.2.1 平面矩形單元的剛度矩陣    4.2.2 平板矩形彎曲單元的剛度矩陣    4.2.3 矩形薄殼單元的剛度矩陣  4.3 彎張換能器中塊體的有限元模型  4.4 彎張換能器的性能參數(shù)    4.4.1 共振頻率    4.4.2 反共振頻率    4.4.3 電阻抗    4.4.4 有效機電耦合系數(shù)也第5章 Tonpilz換能器的設計及實驗研究  5.1 Tonpilz換能器的設計  5.2 Tonpilz換能器中Terfen01棒的分割  5.3 Tonpilz換能器偏磁場及預應力的施加  5.4 有限元法分析Tonpilz換能器的振動模態(tài)  5.5 Tonpilz換能器性能測試    5.5.1 換能器的性能測試    5.5.2 設計結果與測試誤差分析第6章 換能器的流固耦合方程及其輻射聲場的計算  6.1 流固耦合有限元動力學方程的建立    6.1.1 亥姆霍茲積分方程的應用    6.1.2 換能器在水中振動方程的建立  6.2 輻射聲場指向性的計算第7章 彎張換能器的設計理論  7.1 ALGOR有限元軟件簡介  7.2 彎張殼體的振動模態(tài)    7.2.1 呼吸模態(tài)    7.2.2 呼吸模態(tài)與彎張殼體的幾何尺寸之間的變化關系  7.3 換能器的振動模態(tài)    7.3.1 呼吸模態(tài)    7.3.2 彎張換能器尺寸與同相振動諧振頻率的關系  7.4 換能器裝配預應力的計算  7.5 換能器入水深度與偏磁場之間的關系    7.5.1 入水深度與變化的預應力之間的關系    7.5.2 入水深度與偏磁場的關系  7.6 換能器的靜態(tài)電感  7.7 SYSNOISE有限元軟件簡介    7.7.1 SYSNC)ISE的功能    7.7.2 SYSN()ISE的分析方法    7.7.3 SYSN()ISE一般分析步驟    7.7.4 SYSN()ISE的后處理  7.8 換能器的水下振動及其輻射特性    7.8.1 呼吸模態(tài)頻率    7.8.2 換能器聲輻射特性  7.9 換能器的功率極限    7.9.1 電功率極限    7.9.2 機械功率極限    7.9.3 熱功率極限第8章 彎張換能器的實驗研究  8.1 彎張殼體的彈性測試    8.1.1 測試裝置    8.1.2 測試結果    8.1.3 實驗與理論計算的比較    8.1.4 誤差分析  8.2 彎張殼體振動模態(tài)測試    8.2.1 模態(tài)分析理論基礎    8.2.2 實驗裝置簡介    8.2.3 實驗結果  8.3 彎張換能器的振動模態(tài)測試    8.3.1 未裝夾上下蓋板時    8.3.2 裝夾上下蓋板后  8.4 諧振頻率附近處的性能測試結果    8.4.1 換能器諧振頻率、阻抗特性    8.4.2 換能器的發(fā)射特性、機械品質因數(shù)Qm、有效耦合系數(shù)ke    8.4.3 換能器發(fā)射聲源級隨輸入電流的關系    8.4.4 換能器的電聲效率與輸入電功率的關系    8.4.5 結果分析  8.5 換能器聲輻射特性  8.6 稀土超磁致伸縮換能器的測量系統(tǒng)介紹第9章 用ANSYS軟件設計稀土換能器  9.1 ANSYS有限元軟件簡介    9.1.1 軟件簡介    9.1.2 ANSYS軟件應用于聲學及換能器領域解決的具體問題  9.2 ANSYS方法及工作過程簡介    9.2.1 換能器機電耦合問題的理論基礎     9.2.2 ANSYS有限元軟件用于換能器分析的基本理論    9.2.3 ANSYS處理器    9.2.4 ANSYS軟件一般分析步驟  9.3 壓磁一壓電比擬法  9.4 稀土超聲頻圓環(huán)型換能器的設計    9.4.1 稀土換能器結構    9.4.2 理論計算及實驗測試    9.4.3 與同頻率壓電陶瓷換能器尺寸比較參考文獻附錄

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