利用多物理场仿真让智能材料更智能

J. Slaughter
ETREMA Products, IA, USA

ETREMA 产品公司的设计师和研究人员设计了具有磁致伸缩行为的智能材料,并将其应用于高精密设备。Terfenol-D 就是由 ETREMA 独家制造的一种特殊超磁致伸缩材料,它会响应所施加的磁场表现出任何合金的最大变形,而且它集成在诸如换能器等设备的核心中。由于 ETREMA 决定使用系统研究法来设计,这一决定最终促使他们采用 COMSOL Multiphysics 软件进行仿真,这样便能够开发具有自定义材料的模型和包含物理场的多个组件。使用单物理场仿真的最初目的是针对换能器设计进行计算。而创建磁致伸缩的耦合模型可以研究在机械应力和磁场作用下设备产生的变形,由此提供了一款在产品开发的每个阶段几乎都会用到的精确设计工具。

仿真结果显示了初始换能器设计(左图)中严重的弯曲变形,以及重新设计的模型(右图)中减轻的变形情况。