题目：巨磁致伸缩作动器设计及振动模态分析

本文采用实验室制备的高性能磁致伸缩材料研制新型巨磁致伸缩作动器，以满足实际使用的性能要求。通过实验改进作动器的永磁偏置磁场设计；根据MatLab计算，优化设计作动器的激励线圈磁场。研制了一批作动器，测试了其静态、动态、漏磁、温升等性能。改进作动器结构设计，并使用实验模态分析方法分析作动器的振动模态。使用ANSYS数值模拟计算建模，对作动器进行模态分析。 经过优化设计，作动器获得了较均匀的内部磁场，使得作动器的工作点保持在巨磁致伸缩曲线的线性段中点。在模拟作动器实际使用环境，考虑相邻作动器磁场耦合的条件下，调试作动器，其静态输出位移超过90μm，可以满足实际使用性能要求。作动器的动态响应波形良好。 改进作动器的结构设计，提高关键尺寸设计精度及配合精度。在作动器中设计连接及定位限位机构，增加作动器结构可靠性，减少结构不确定因素对作动器性能的影响。磁场测量显示作动器表面存在一定程度的漏磁。作动器在2A直流输入时的温升系数达到2.27℃/min。 采用实验模态分析作动器结构，发现对作动器谐振频率影响最大的因素是作动器输出杆刚度。增大作动器输出杆刚度可以显著提高作动器谐振频率。增大磁致伸缩棒的直径可以部分提高作动器的谐振频率。 使用ANSYS数值模拟进行模态分析，尝试建立合适的作动器结构模型。比较计算值与实验模态分析结果，调整模型，以期建立合适的作动器模型，提高作动器结构设计的效率。