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