以Terfenol-D为代表的稀土超磁致伸缩材料是一种新功能高效磁(电)-机械(声)转换材料,以这种材料为驱动源的执行器由于具有大应变、大承载、高精度、快速响应和高可靠性等传统技术无法比拟的优点,一经发现立刻引起高技术、高精度领域的重视,在军民两用高科技领域具有巨大的应用前景。但超磁致伸缩微致动器在实际应用中存在非线性、滞回、涡流等问题,涉及到非线性振动、电磁学、控制学等众多学科的交叉,致使对超磁致伸缩微致动器的理论深入研究困难很大,也严重影响了微致动器的广泛应用。目前,国内外学者对超磁致伸缩材料特性及其磁化机理进行了大量的研究,取得了一定的成果。对于超磁致伸缩微致动器的非线性磁滞回特性、耦合磁弹性特性及内部磁场分布也有一定的研究,但存在对于某些因素的考虑不足,与实际工况结合较少等问题,而关于微致动器颤振问题的研究则更为罕见。因此,本文针对超磁致伸缩材料滞回特性、非线性特性、超磁致伸缩微致动器理论建模、非圆加工过程中的车削颤振及控制等问题进行了研究。为超磁致伸缩微致动器在理论模型的建立、车削加工领域的应用及控制方面奠定了基础。主要内容如下：1利用沈阳贝特数控机械有限公司提供的超磁致伸缩致动器,对其进行了动静态实验测量。建立了超磁致伸缩材料内部磁场—输入电流—磁致伸缩棒轴向位置三者之间的关系函数；对动态实验数据进行了时域和频域的分析,研究了微致动器输出随时间、频率的变化规律,并讨论了输入电流与输出位移间的关系。2基于实验得到磁场—电流—磁致伸缩棒轴向位置三者之间的关系函数,修正了现有的厚壁线圈轴向电流—磁场理论公式,确定了修正系数,并利用修正公式,对用于非圆切削加工的超磁致伸缩微致动器理论模型进行了理论分析,得到了解析解。通过数值模拟,对系统响应进行了分析,并对相关参数进行了讨论。3考虑到磁致伸缩棒的磁场分布不仅与激励电流有关,还与棒的轴向位置有关,建立了用于非圆切削加工的综合考虑预压力、偏置磁场和材料特性参数的超磁致伸缩微致动器耦合磁弹性理论模型,应用复偏微分求解方法导出了该模型的解析解表达式,并通过数值模拟,分析了不同磁弹性参数对微致动器动力学特性的影响。4在对超磁致伸缩材料内部磁场分析的基础上,结合超磁致伸缩材料压磁方程,利用Maxwell’s方程建立了考虑介电常数、预压应力等参数的内部磁场分布模型,通过数值模拟分析讨论了介电常数、预压应力、激励频率等参数对材料内部磁场分布以及滞回特性的影响；建立了综合考虑轴向、径向的三维磁场分布模型,并进行了相应的分析比较。5以考虑温度影响及ΔE效应的超磁致伸缩材料的本构关系为基础,建立了超磁致伸缩车削加工动力学模型,对其振动响应及参数影响进行了分析,并与不考虑ΔE效应的情况下的振动响应进行了对比；同时,引入动态的温度关系,研究了动态温度对系统响应的影响,并应用模糊PID方法进行了控制。6综合考虑由于再生型颤振对工件及超磁致伸缩微致动器的共同影响,建立了超磁致伸缩微致动器与车削刀具及工件组成的动力学模型,并对其稳定性进行了研究,根据霍尔维茨判据,分析了车削宽度、工件等效刚度及质量对系统稳定性的影响,并应用简单自适应控制方法对颤振进行了控制。