基于MSMA单晶体孪晶界面模型样例—3磁电力性能概要.docx

　　　基于ＭＳＭＡ单晶体孪晶界面模型样例—３　磁电力性能 摘要：这是本系列论文的最后第三部分。本篇论文的主题是模拟并分析磁性形状记忆合金 (MSMA) 样品中的形变量调整的程序和来预测不同加载条件下样品的响应。本文中示例样本为一个 3D 的长方体形状，是典型的磁-力负载样本。样本中形变量的调整是通过孪晶界面运动实现的。分析了孪晶界面运动的主要特征以及构形力在孪晶界面上的属性。对ＭＳＭＡ样本进行应力辅助ＭＦＩＳ实验构和电场辅助准弹性试验产生的磁电力性能表现均采用有限元分析法进行仿真。 讨论了样品中初始的形变值分布对其整体反应的影响，并将获得数值计算结果与实验结果比较，实验结果符合模型的预测以在定性和定量的水平。 关键字：　磁控形状记忆合金，　磁电力反应，孪晶界面，有限元方法，构行力（变形力）。 １．引言 在本系列论文里，我们旨在提出一种可以模拟单晶体ＭＳＭＡ中磁场和应激形变侧重点的有效方法。在本系列论文的第一部分中，提出了基于当前模型偏微分方程系统的形变途径，第一部分中关键结果得到孪晶界面运动标准，可以用于评价 MSMA 标本中孪晶界面的稳定性。除了孪晶界面运动标准，所掌控的偏微分方程系统还包含磁性和机械场方程和一些内部变量的演变规律。为了模拟三维 MSMA 样品的磁-力行为，部分二中将提出一种迭代的数值算法来解决掌控的偏微分方程系统。第二部分中介绍了对应两个简单的数值结果加载条件。一是纯粹磁负荷和另一种是纯粹机械负荷。俩种情况下，孪晶界面表现的构形力都可以计算，基于此可以模拟样品中的形变值调整的全过程。所得数值结果可以拟合定量一级实验结果。本文是本系列的第三部分。在本文 MSMA 样品在不同磁机械加载条件下的行为将数值模拟和分析。尤其是，耦合效应的磁负荷和机械负荷对将研究样品的响应。 在实验中，MSMA 标本的磁-力响应已进行系统的研究。在实验中通常采用两种典型的加载模式。一个是压力辅助磁场诱导应变 (MFIS) 测试 ，最大压应力保持固定，外部磁场准静态，各不相同，和另一种是电场辅助准弹性测试 ，属于外部磁场固定的准静态压缩应力值变化。从实验结果中，可以观察 MSMA 标本的响应的几个特征。例如，在应力辅助ＭＦＩＳ测试中发现了 MSMA 试样的反应高度取决于值最大压应力。在一个较低的应力水平，且不能完全恢复被删除电场和磁场MSMA 标本的情况下，ＭＦＩＳ可以达到理论最大值 （例如，6%为 5 M NiMnGa)。在相对较高的应力水平，MSMA 试样在ＭＦＩＳ中可以完全恢复，但因阻塞高压减少ＭＦＩＳ最大值。除此之外，发现应变场和磁化曲线测量应力辅助的ＭＦＩＳ测试表现出磁滞属性，指示能量耗散发生变异的调整过程。在电场辅助准弹性测试中，发现可以通过增加外场的水平提升应力—应变曲线。在低场一级，小的压应力可诱导ＭＳＭＡ样本重大应变 （收缩）。停止施加压力，应力应变仍然继续保留在 MSMA 标本。通过增加压力，应力应变会从部分开始逐渐完全恢复。类似于应力辅助ＭＦＩＳ测试，MSMA 标本的应力 — 应变响应在电场辅助准弹性测试也表现的滞后现象。除了这两个典型加载模式，还考察了ＭＳＭＡ样本的一些其他种类的磁性和机械反应负载状态。例如，Chen 等人研究了孪晶界运动的 NiMnGa 单晶双轴压缩和拉马斯特等人实测的响应NiMnGa 试样受磁场与不同的方向的影响。 Chmielus 等人对MSMA 样品的磁-力学性能的影响进行了研究。 在本论文中，将模拟ＭＳＭＡ样本材料在应力辅助磁-力性能ＭＦＩＳ测试和电场辅助准弹性测试。以展示其在不同加载条件下潜在的关键实验性功能结果的原因,以及讨论绘制构行的演化曲线。所得的结果的构型力量将被取代到孪晶界面运动准则去决定孪晶界面的运动趋势，根据得到的结果可以描述样品中的形变值调整的全过程。预测的结果将与实验的结果，以显示我们当前的模型的有效性进行比较。基于有限元仿真结果，我们还可以确定 MSMA 示例的配置在不同的阶段加载过程。此外可以确定样品中一些重要的物理量的分布。 在文献中，大量的组成模型被提出来模拟ＭＳＭＡ样本磁力性能。本系列论文中第一部分与第二部分已经介绍了作品一些典型研究结果，相比以前的研究成果，本论文在当前有限元仿真结果下有以下数种新型点︰ ——单晶体ＭＳＭＡ形变类型的值调整的主要特征，那就是，形变调整是通过ＭＳＭＡ中孪晶界面运动实现的。在本篇论文中，孪晶界面被视为 MSMA 样品中锐利的介面。通过使用适当的数值技术得到孪晶体界面运动标准，模拟MSMA样品中孪晶界面运动程序。 ——本论文中完全三维设置考虑在内，并可以预测 MSMA 样品的全球响应。尤其是，孪晶界面的构型力被通过计算一体化的相关物理量在孪晶界面，然后用来预测 MSMA 样品中的不同侧重点。 — — 用数值解来向理事的偏微分方程系