Modélisation de la magnétostriction géante et application aux dispositifs électromagnétiques à base de terfenol-D

par Mohamed Benbouzid

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Gérard Meunier et de Gilbert Reyne.

Soutenue en 1994

à Grenoble INPG , en partenariat avec Laboratoire d'électrotechnique (Grenoble) (laboratoire) .


  • Résumé

    Les nouveaux matériaux magnétostriction, tels que le Terfenol-D, sont principalement caractérisés par un fort couplage entre les phénomènes magnétiques et mécaniques. Ils permettent, par une commande électrique d'obtenir un fort effet mécanique et inversement. Ces effets sont fortement non linéaires. Ces matériaux offrent de nouvelles possibilités pour le développement de dispositifs électromagnétiques à haute densité d'énergie, à réponse rapide, et à précision très fine. C'est pourquoi la conception de ces nouvelles applications nécessite des outils de plus en plus performants. Ce mémoire contribue à la modélisation des phénomènes magnéto mécaniques propres à ce type de matériaux, modélisation nécessaire à la conception et à l'analyse de dispositifs électromagnétiques à base de barreaux de Terfenol-D. Les données expérimentales, B(H,T) et S(H,T), qui traduisent le couplage magnéto-mécanique non linéaire, nous ont conduit à développer la méthode des surfaces salines qui dérive du principe de la flexion des plaques minces. Nous l'avons ensuite adaptée là la méthode des éléments finis. Deux approches ont été envisagées pour la modélisation par éléments finis : a) le couplage fort qui permet la résolution simultanée des grandeurs magnétiques et mécaniques. L'étude théorique a montré l'intérêt et la faisabilité de cette approche. Elle permet d'envisager sa mise en oeuvre prochaine. Ceci nécessite d'importants développements informatiques. B) Le couplage faible consiste, lui, en un processus itératif de résolutions magnétiques t mécaniques successives. Cette approche permet d'utiliser les logiciels magnétiques et mécaniques disponibles. Bien que les grandeurs magnétiques et mécaniques soient alors découplées lors des résolutions, elles restent couplées grâce au processus itératif. Le couplage est alors réintroduit par l'exploitation des données expérimentales multivariables (surfaces splines) et chaque étape du calcul. Le développement du logiciel FLUXTERF permet la mise en oeuvre de cette dernière méthode. Ses résultats ont été validés sur un banc de mesure expérimental réalisé pour la circonstance. Ce banc permet d'autre part la caractérisation statique des barreaux de Terfenol-D. Quelques applications de ce logiciel à des structures électromagnétiques sont présentées et montrent l'intérêt des choix effectués

  • Titre traduit

    Modelling of giant magnetostriction and application to electromagnetic devices using terfenol-d


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Informations

  • Détails : 1 vol. (200 p.)
  • Annexes : 184 REF.

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