题目：磁电复合材料的性能研究及其有限元分析

在现代生活和生产中，人们对器件微型化、功能多样化的要求越来越高。为了满足人们对器件的需求，寻找智能材料已成为人们的关注焦点。其中一个典型的代表就是多铁性材料，即材料中兼并铁电、铁磁的特性，并且电、磁之间存在耦合相互作用。把这种相互的耦合作用叫做磁电效应[1-3]。多铁性材料已经应用到了许多方面比如磁存储、磁电换能器、磁电转换仪及微波器件等；而且由于多铁性材料的特性，它能够制成磁、力、电三重响应的多功能器件。由于以上原因，对多铁性材料的研究已经越来越受到研究者的关注。基于目前已有的工作基础，本论文针对构造新的Rosen型压电变压器和Terfenol–D的磁电叠层复材料来获得高的磁电性能；然后用ANSYS有限元分析软件对实验过程进行了模拟并且得到了较深入的实验研究。该论文的工作主要包括以下三个方面：
第一：基于对叠层磁电复合材料的理论研究，我们对一样品做了理论分析，得出了该样品磁电耦合的本构方程、运动学方程、电路状态方程、磁机等效电路图以及在低频响应下的磁电耦合系数?[2]。对该样品的这些一系列分析能够对以后磁电材料的理论研究及进一步结构优化起到指导作用。
第二：对Rosen型压电变压器和Terfenol–D结构的双层磁电材料的电诱导磁性能进行了研究，得出逆磁电系数随偏置磁场、电压频率、不同位置的逆磁电系数分布等变化规律以及Terfenol-D表面磁场大小随电压频率的变化规律。获得了样品的半波及全波谐振频率和最佳偏置磁场大小。经过测试发现它们都具有了较好的规律和逆磁电性能。
第三：利用ANSYS有限元分析软件模拟磁电复合材料的电诱导磁实验过程。首先通过ANSYS软件对Rosen型压电变压器在通电中的振动过程在计算机上进行了模拟，得到和实际的压电变压器特性非常一致的结果。再通过参数设置，建立模型，选择计算方法等方式，模拟了Rosen压电变压器和 Terfenol–D双层结构磁电材料的磁电系数随频率改变的变化规律?[15]?[17]。所得的结果与实际的实验结果对比对实验有一定的指导意义，对进一步研究和探索有用的器件的过程有极大的帮助。