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稀土超磁致伸缩材料（GMM）具有能量密度高、应变大、可靠性好等绝对优势，因此它在水声换能器技术，电声换能器技术、海洋探测与开发技术、微位移驱动、减振与防振、机器人等众多领域均有广泛的应用。本文从超磁致伸缩材料Terfenol-D的工作特性、超磁致伸缩换能器的结构设计与磁-热耦合分析三方面入手，对换能器进行深入与系统的研究，从而为超磁致伸缩器换能器件的优化设计提供了理论依据。 本文首先介绍了磁致伸缩现象及机理，阐述了超磁致伸缩材料的主要特性、发展历史和研究现状，介绍国内外超磁致伸缩换能器的研究情况以及存在问题，继而引出了本课题选题意义并给出相关的研究内容。 其次，系统的阐述了换能器的工作原理以及设计方法。根据稀土超磁致伸缩材料的工作特性曲线，考虑了超磁致伸缩换能器设计关键问题，提出了设计的超磁致伸缩换能器的结构简图，给出了超磁致伸缩换能器磁路设计的方法，其中包括激励线圈的设计、偏置磁场的设计、超磁致伸缩棒处理以及漏磁场处理。 继而，介绍了有限元分析方法。利用有限元分析软件对超磁致伸缩换能器进行了有限元分析，对磁路结构进行了相应的优化，重点研究了如何改善超磁致伸缩换能器内部磁场大小和分布，减小涡流损耗。用有限元分析软件对超磁致伸缩换能器内部的热场进行分析，得到换能器内部的温度分布，确定优化后换能器结构。 最后，对超磁致伸缩换能器进行了动态应变测试实验研究，通过实验数据验证了优化的可行性，并在实验的基础上，对相似结构的超磁致伸缩换能器激励线圈匝数提出了优化方案。总结优化结论后对今后的工作进行了展望。