Modelisation de la magnetostriction geante et application aux dispositifs electromagnetiques a base de terfenol-d

par MOHAMED EL HACHEMI BENBOUZID

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de G. MEUNIER.

Soutenue en 1994

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Les nouveaux materiaux magnetostrictifs, tels que le terfenol-d, sont principalement caracterises par un fort couplage entre les phenomenes magnetiques et mecaniques. Ils permettent, par une commande electrique d'obtenir un fort effet mecanique et inversement. Ces effets sont fortement non lineaires. Ces materiaux offrent de nouvelles possibilites pour le developpement de dispositifs electromagnetiques a haute densite d'energie, a reponse rapide, et a precision tres fine. C'est pourquoi la conception de ces nouvelles applications necessite des outils de plus en plus performants. Ce memoire contribue a la modelisation des phenomenes magneto-mecaniques propres a ce type de materiaux, modelisation necessaire a la conception et a l'analyse de dispositifs electromagnetiques a base de barreaux de terfenol-d. Les donnees experimentales, b(h,t) et s(h,t), qui traduisent le couplage magneto-mecanique non lineaire, nous ont conduit a developper la methode des surfaces splines qui derive du principe de la flexion des plaques minces. Nous l'avons ensuite adaptee a la methode des elements finis. Deux approches ont ete envisagees pour la modelisation par elements finis: (a) le couplage fort qui permet la resolution simultanee des grandeurs magnetiques et mecaniques. L'etude theorique a montre l'interet et la faisabilite de cette approche. Elle permet d'envisager sa mise en uvre prochaine. Ceci necessite d'importants developpements informatique. (b) le couplage faible consiste, lui, en un processus iteratif de resolutions magnetiques et mecaniques successives. Cette approche permet d'utiliser les logiciels magnetiques et mecaniques disponibles. Bien que les grandeurs magnetiques et mecaniques soient alors decouplees lors des resolutions, elles restent couplees grace au processus iteratif. Le couplage est alors reintroduit par l'exploitation des donnees experimentales multivariables (surfaces splines) a chaque etape du calcul. Le developpement du logiciel fluxterf permet la mise en uvre de cette derniere methode. Ses resultats ont ete valides sur un banc de mesure experimental realise pour la circonstance. Ce banc permet d'autre part la caracterisation statique des barreaux de terfenol-d. Quelques applications de ce logiciel a des structures electromagnetiques sont presentees et montrent l'interet des choix effectues


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Informations

  • Détails : 200 P.
  • Annexes : 184 REF.

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