电-磁-机-声多场边界下的超磁致伸缩Ⅳ型弯张换能器设计方法

摘要：

超磁致伸缩Ⅳ型弯张换能器是实现大功率低频水下声波发射的有效途径,在水下远距离探测、水声通信等领域具有广阔的应用前景.该文提出一种综合考虑材料电磁参数极限、空化边界条件以及最大主应力边界条件的大功率低频超磁致伸缩Ⅳ型弯张电声换能器优化设计方法.首先,根据超磁致伸缩材料的电磁参数极限确定振子棒材数量以及磁回路结构;然后,以频率、声源级为优化目标,机械壳体主要结构参数作为优化变量,结合有限元仿真构建基于Box-Behnken法的响应面模型,并把空化边界条件以及最大主应力边界条件作为优化方案的判据,最终得到优化的壳体结构参数;最后,基于优化设计方案,研制了一款超磁致伸缩Ⅳ型弯张换能器样机,并搭建了湖试实验平台.实验测试结果表明,在 40 m水深下,研制的换能器样机谐振频率为 480 Hz,最大声源级达到 206 dB,验证了设计方法的可行性与准确性.

关键词：磁致伸缩、弯张换能器、优化设计、空化边界、应力极限

所属期刊栏目：38

分类号：TM271;TB565(电工材料)

资助基金：国家重大科研仪器研制项目;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-07-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：3112-3121