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第1章 绪论1

1.1 磁致伸缩机理1

1.2 磁致伸缩材料类型4

1.2.1 传统磁致伸缩材料4

1.2.2 稀土超磁致伸缩材料5

1.2.3 铁磁性形状记忆合金7

1.3 Galfenol合金材料9

1.3.1 Galfenol合金磁特性10

1.3.2 Galfenol合金非线性特征11

第2章 制备工艺与方法13

2.1 母合金的制备13

2.2 定向凝固法15

2.2.1 提拉法17

2.2.2 悬浮区熔法（Floating-zone method）18

2.2.3 布里奇曼法（Bridgman法）20

2.2.4 高温度梯度真空定向凝固法21

2.3 快速凝固法22

2.3.1 甩带快淬法22

2.3.2 吹铸法25

2.4 其他制备方法26

2.4.1 轧制26

2.4.2 粉末冶金法27

2.4.3 电化学沉积法29

第3章 磁化非线性模型30

3.1 磁滞非线性建模理论30

3.1.1 Preisach模型30

3.1.2 Jiles-Atherton模型35

3.1.3 Prandtl-Ishlinskii模型37

3.1.4 自由能磁滞模型40

3.1.5 神经网络模型49

3.1.6 各种模型特性对比52

3.2 考虑各向异性的三维磁化非线性模型54

3.2.1 各向异性55

3.2.2 磁畴56

3.2.3 能量公式57

3.2.4 特性测试70

第4章 Galfenol驱动器件设计理论及方法74

4.1 悬臂梁驱动器优化设计74

4.1.1 悬臂梁驱动器结构76

4.1.2 结构优化设计77

4.1.3 驱动器特性测试82

4.2 驱动器动力学模型84

4.2.1 控制方程84

4.2.2 弱形式及其离散化87

4.3 模型数值求解方法90

4.3.1 有限元模型的数值求解90

4.3.2 动力学模型验证91

第5章 磁滞非线性动力学建模方法99

5.1 驱动器有限元模型99

5.1.1 几何结构100

5.1.2 虚功原理100

5.1.3 弱解方程有限元离散化105

5.2 非线性动力学模型110

5.2.1 单向磁致伸缩应变110

5.2.2 模型非线性数值解法112

5.2.3 数值算法的验证113

5.3 实验结果与讨论123

第6章 三维磁-机全耦合非线性模型127

6.1 磁-机耦合模型127

6.1.1 电磁场方程128

6.1.2 动力学控制方程130

6.1.3 弱解形式131

6.1.4 弱解方程的离散化134

6.1.5 系数矩阵求解137

6.2 模型求解及实验测试143

6.2.1 模型求解143

6.2.2 仿真结果及实验测试145

第7章 Galfenol驱动器控制技术152

7.1 多自由度动力学模型154

7.1.1 有限元模型154

7.1.2 状态空间模型155

7.2 滑模变结构控制157

7.2.1 等效控制157

7.2.2 系统健壮性控制设计及稳定性分析160

7.3 基于遗传算法的非线性参数识别165

7.4 滑模变结构健壮性控制仿真研究169

7.5 滑模变结构健壮性控制实验研究173

第8章 Galfenol合金应用研究179

8.1 Galfenol合金在微位移执行器中的应用179

8.1.1 磁致伸缩致动技术179

8.1.2 致动器应用领域182

8.2 Galfenol合金在传感器中的应用188

8.3 典型工程实例191

8.3.1 典型工程实例一：悬臂梁结构驱动器191

8.3.2 典型工程实例二：Galfenol交变载荷力传感技术201

参考文献218