1دانشکده مهندسی مکانیکn دانشگاه صنعتی شریفnتهران 9567-11155 ایران
2دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران 9567-11155 ایران
چکیده
آلیاژ‌های حافظه‌دار مغناطیسی دسته‌ای از مواد هوشمند می‌باشند که به دلیل خواصی ویژه‌ای از جمله کرنش بالای قابل بازگشت، عمر خستگی بالا و پاسخ زمانی سریع به گزینه‌ای مناسب برای سیستم‌های برداشت کننده انرژی و عملگرها بدل شده است. استفاده از این مواد در سیستم‌ها همواره به یک مکانیزم برگشت نیاز است تا آلیاژ را به حالت اولیه برگرداند. روش رایج در برداشت کننده‌های انرژی استفاده از یک میدان مغناطیسی بایاس می‌باشد. در این مقاله اثر اعمال یک تنش فشاری در راستای میدان بایاس بر یک تک کریستال آلیاژ حافظه‌دار مغناطیسی، مورد بررسی قرار می‌گیرد. با اضافه کردن این تنش مشاهده می‌شود مکانیزم برگشت عملکرد بهتری از خود نشان داده به طوری که میزان تغییرات مغناطش ماده که بر ولتاژ خروجی اثر می‌گذارد، افزایش می‌یابد. همچنین مشخص می‌شود میدان بایاس به طور کامل قابل حذف نیست و بهترین عملکرد در میدان مغناطیسی 0.24 تسلا و تنش فشاری 0.3 مگاپاسکال است.
Study the effect of transversal biasing stress on magneto-mechanical behavior of magnetic shape memory alloy single crystal
نویسندگان [English]
hassan sayyaadi1؛ Maryam Hoviattalab2؛ Mohammad Mehdi Mehrabi2
1Mechanical Engineering n Sharif University
2School of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology, Tehran 11155-9567 Iran
چکیده [English]
Magnetic shape memory alloys (MSMAs) are a class of smart materials which are good candidates for energy harvesters, actuators and sensors systems due to their properties such as high reversible strain, high fatigue life and fast time response. In order to use these materials in energy harvester systems, a returning mechanism is always needed, which common method in energy harvesters is applying a bias magnetic field. In this paper, the influence of exerting a compressive stress along bias field on a single crystal of a magnetic shape memory alloy is addressed. This compressive stress could be caused by a pre-strain or a spring-based system. For this purpose, general equations of problem in 2-dimentional loading situation is derived by using existing thermodynamic-based models and in simulation section, the effect of the biasing compressive stress on magneto-mechanical characteristics of material is addresses by means of altering this stress in different situation by adding this stress. It is illustrated that returning mechanism shows a better performance in the sense that the amount of magnetization variation of material, which influence output voltage, increases. It is also demonstrated that completely removing bias field is not possible and best function is in 0.24 tesla of magnetic field with 0.3 MPa compressive stress. Modeling of the energy harvester is carried out in this current research and several simulations have been already investigated to show the transverse effect of shear stress in the provided model. Experimental apparatus for verification of the proposed model and simulations are in hand to complete the addressed model and due to some technical drawback these results are not in complete form to address here at this stage and hope to complete them in next future. it is also emphasized here that this part of science and knowledge is in front edge of application science and assemblage of the experimental apparatus needs more time and budget to overcome successfully.
کلیدواژه‌ها [English]
Magnetic shape memory alloys, energy harvesting, bias field, returning mechanism
ابتدای صفحه