磁无损检测技术和微机电系统(MEMS)需要计算和分析机械力作用下的扰动磁场。为计算机械应力引起的扰动磁场(畸变磁场),从磁弹性问题的线性化理论出发,导出了弱磁场环境中结构变形引起的扰动磁场的定解方程和边界条件。利用导出的方程对两类典型问题进行了解析求解。(1)采用傅里叶变换方法对受集中力作用半平面问题的变形扰动磁场进行了求解,并对空气中的扰动磁场强度分布及量级进行了讨论。结果表明,空气中扰动磁场的法向强度和切向强度分布特征明显不同,法向强度关于力作用点对称分布,并且在力作用点处达到最大;切向强度关于力作用点反对称分布,并且在力作用点处有突变;地磁环境下,磁场对位移的影响可以忽略不计;扰动场强与外力成正比。(2)采用分离变量方法对带圆孔的无限大板在受拉应力和横向磁场共同作用下的变形扰动磁场进行了求解,得到了变形引致的扰动磁场的解析解,并对其强度量级和分布情况进行了讨论。结果表明, 变形扰动磁场场强与外力成正比;与无变形磁场强度相比,变形扰动磁场小3个量级,但波峰波谷数目增加,且在圆孔边界径向扰动磁场强度迅速衰减。
英文主题词stress, perturbed magnetic field, magnetoelasticity coupling,governing equations