【摘 要】
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超磁致伸缩换能器是以超磁致伸缩材料作为驱动元件的新型器件，可以实现电磁能和机械能之间互相转换，具有输出位移和力大、反应快、温度范围宽等突出优点，显示出良好的应用前景。
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超磁致伸缩换能器是以超磁致伸缩材料作为驱动元件的新型器件，可以实现电磁能和机械能之间互相转换，具有输出位移和力大、反应快、温度范围宽等突出优点，显示出良好的应用前景。自由能磁滞模型具有引入的参数与系统有关、参数个数少及能模拟次磁滞环等优点。目前对于超磁致伸缩换能器的自由能磁滞模型的系统研究及报道很少见，因此对超磁致伸缩换能器的自由能磁滞模型及其数值实现的研究具有重要的理论和现实意义。
本文首先介绍了课题的研究背景，然后概述了超磁致伸缩材料的特点及其重要的研究价值，并对超磁致伸缩换能器及其磁滞模型作了细致分析。
针对超磁致伸缩换能器的磁滞非线性，采用自由能理论建立换能器的磁滞模型。对超磁致伸缩材料本身的晶格结构特性、自由能关系、局域磁化强度和非滞后磁化强度进行了深入细致的讨论和归纳，形成了完备的自由能磁滞模型理论，详细列出了自由能磁滞模型的三种不同表达式，包括应用统计力学建立的宏观磁化强度模型、二次方Helmholtz的宏观磁化强度模型和一般密度的宏观磁化强度模型。
为了给模型的数值实现奠定数学理论基础，详细介绍了Gauss-Legendre 数值积分方法。
在此基础上，给出了忽略热运动的自由能磁滞模型的双重积分数值公式，并对其进行了积分离散化，确定了积分的节点和权，还详细介绍了数值求解方法，最后对忽略热运动的自由能磁滞模型数值实现，并对实现的仿真结果进行分析。
在此基础上介绍了考虑热运动的自由能磁滞模型的理论基础，并列出了数值求解方法，并对考虑热运动的自由能磁滞模型进行数值实现和结果分析。通过对热运动对模型影响的分析，明确了在精密度要求高时，考虑热运动的影响在实际应用中有很大价值。
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