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研究论文（Articles）

层状磁电复合材料的磁电转换分析

王杰敏，杨虹

重庆邮电大学光电工程学院，重庆400065

摘要提出层状磁电复合材料L-T模型，从压电效应和压磁效应本构方程出发，采用等效电路法对复合材料的磁电电压系数进行
理论分析，并对材料磁电响应进行了数值计算，得出磁电响应仿真结果，所推导的磁电电压系数公式与等效电路模型公式得出的计
算值相符，为磁电层材料的制备和优化提供理论工具。
关键词磁电层状复合结构；磁电系数；磁电效应；等效电路
中图分类号TN3文献标识码A文章编号1000-7857（2009）19-0061-04

MagnetoelectricConversionintensity,whichprovidesatheoreticaltoolforthepreparationand
optimizationofmagnetoelectricmaterials.Anewtechnologyis
AnalysisofLayereddevelopedinthefield,fortheenvironmentalenergyharvestingwith
MagnetoelectricCompositethecompositematerials.Basedonthesimulationresults,more
studieswillbecarriedoutonusingmagnetoelectricmaterialsas
Materialssensors.
Keywordsmagnetoelectriclayeredhybridcomposites;
WANGJiemin,YANGHong
magnetoelectriccoefficient;magnetoelectriceffect;finiteelement
CollegeofElectronicEngineering,ChongqingUniversityofanalysis
PostsandTelecommunications,Chongqing400065,China

0引言
AbstractInthispaper,aL-Tmodeloflayeredmagnetoelectric
磁电系数表明了外界磁场与转化电压之间的关系。而磁
compositematerialsispresented,which,basedonpiezoelectric
电效应是指材料在外加磁场δH的作用下产生电极化δP的
effectandpiezomagneticeffectconstitutiveequation,usingthe
现象或材料在外加电场作用下产生诱导磁化的现象[1]，δP=
methodofequivalentscheme,isusedtoanalyzethemagneto-ionic
其中为磁电系数若定义磁电电压系数为
α·δH，α；αE=ΔE/δH
voltagecoefficientofthecompositematerials,andtoobtainvarious
（E为感生电场强度），则有
relationsamongphysicalparametersofthecompositematerials.
α=εεα
Thenanumericalcomputationismadeofthematerials0rE
式中，ε为真空介电常数，ε为相对介电常数。α和α为表征
magnetoelectricityresponse,andresultsarecomparedwiththoseof0rE
磁电转化效应的重要物理量[2]。
interrelatedfinite-elementexperimentstoobtainthe
由于耦合关系的复杂性，难以给出磁电转化关系精确
magnetoelectricityresponsesimulationresultandthemechanical
解。目前，层状磁电复合材料磁电效应的主要分析方法包括
couplinginacompositewhereamagnetostrictivecomponentis
弹性力学方法[3]函数法[4]和等效电路法[5]其中弹性力
laminatedwithapiezoelectriconetoachieveagiant，Green。，
学方法基于材料的力学本构方程及力学平衡方程并假设材
magnetoelectriceffect.Itisshownthatthedirectionoftheapplied，
料具有立方对称性且各处应力应变均匀函数法假设
magneticfieldandtherestrictionuponthelaminatedcomposite；Green