Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2021 - zeszyt 1

An improved stress-dependent model for magnetomechanical effect simulation of Terfenol-D rods

10.15199/48.2021.01.21

nr katalogowy: 129842
10.15199/48.2021.01.21

Streszczenie

Terfenol-D is one of the smart materials widely used in the fabrication of magnetostriction based sensors and actuators due to its high material properties. However, using Terfenol-D in industrial applications rely on the ability of predicting its hysteresis by mathematical models. In this paper, we present an improved hysteresis model for reproducing hysteresis curves of Terfenol-D. Levenberg–Marquardt algorithm is used to estimate the optimal parameters of the improved model. The simulation and experimental results show the performances of the proposed model.

Abstract

Artykuł zajmuje się Terfenolem-D – dość powszechnie stosowanym materiałem magnetostrykcyjnym. Niestety dotychczas brakowało matematycznego modelu tego materiału uwzględniającego histerezę. Wykorzystano algorytm Levenberg–Marquardt do bardziej szczegółowego opisu parametrów Terfenolu. (Ulepszony model matematyczny opisujący efekt magnetostrykcyjny Terfenolu-D)

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Zheng J., Cao S and Wang H., Modeling of Magnetomechanical Effect Behaviors in a Giant Magnetostrictive Device under Compressive Stress, Sensors and Actuators A.,143 (2008), 204-214
[2] Stachowiak D., The Influence of Magnetic Bias and Prestress on Magnetostriction Characteristics of a Giant Magnetostrictive Actuator, Przegląd Elektrotechniczny., 89 (2013), No. 4, 233- 236
[3] Lopez J.D., Dante A., Cremonezi A.O., Ferreira E.C., Salles B.R and Gomes A.M., A Fiber-optic Current Sensor Based on FBG and Terfenol-D with Magnetic Flux Density Concentration, In Proceedings of the IEEE Sensors., 20 (2019), 1-4
[4] Meng A., Zhu J., Kong M., and He H., Modeling of Terfenol-D Biased Minor Hysteresis Loops, IEEE Trans. Magn., 49 (2013), No. 1, 552–557
[5] Jackiewicz D., Juś A., Szewczyk R and Bieńkowski A., Two Methods of Magnetoelastic Effect Utilization to Evaluate Mechanical Strain in the Truss Structures, Przegląd Elektrotechniczny., 93 (2017) No. 7, 31-33
[6] Valadkhan S., Morris K and Shum A., A New Load-dependent Hysteresis Model for Magnetostrictive Materials, Smart Mater. Struct., 19 (2010), 1-10
[7] Perevertov O., Influence of the Residual Stress on the Magnetization Process in Mild Steel, J. Phys. D: Appl. Phys., 40 (2007) 949–954
[8] Kuczmann M., Measurement and Simulation of Vector Hysteresis, Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review)., 87 (2011), No. 3, 103-106
[9] Janaideh M.A., Naldi R, Marconi L., and Krejčí P., A Hybrid Model for the Play Hysteresis Operator, Phys. B., 430 (2013), 95-98
[10] Minorowicz B., Nowak A and Stefanski F., Hysteresis Modelling in Electromechanical Transducer with Magnetic Shape Memory Alloy, Przegląd Elektrotechniczny., 90 (2014), No. 11, 244-247
[11] Jiles D.C., Thoelke J.B., and Devine M.K., Numerical etermination of Hysteresis Parameters for the Modeling of Magnetic Properties Using the Theory of Ferromagnetic Hysteresis, IEEE Trans. On Magn., 281 (1992), No. 1, 27-35
[12] Li, Y., Huang, W., Wang, B., and Weng, L.. High-Frequency Output Characteristics of Giant Magnetostrictive Transducer, IEEE Trans. Magn., 55 (2019), No. 6, 1-5
[13] Talebian S., Hojjat Y., Ghodsi M., Karafi M.R., and Mirzamohammadi S., A Combined Preisach–Hyperbolic Tangent Model for Magnetic Hysteresis of Terfenol-D, Journal of Magnetism and Magnetic Materials., 396 (2015), 38-47
[14] Preisach F., Z. Phys., 94 (1835), 277-302
[15] Jesenik M., Goričan V., Hamler A., Štumberger B., Trlep M., Numerical Scalar Hysteresis Model and its Precision, Przegląd Elektrotechniczny., 87 (2011), No. 3, 85-88
[16] Adly A.A., Mayergoyz I.D., and Bergqvist A., Preisach Modeling of Magnetostrictive Hysteresis, Journal of Applied Physics, 69 (1991), 5777-5779
[17] Smith R.C., and Dapino M.J., A Homogenized Energy Model for the Direct Magnetomechanical Effect, IEEE Trans. Magn., 42 (2006) No. 8, 1944-1957
[18] Smith R. C., Dapino M.J and Seelecke S., Free Energy Model for Hysteresis in Magnetostrictive Transducers, Journal of Applied Physics., 93 (2003), 458–466
[19] Jiles D.C., and Atherton D.L., Theory of Ferromagnetic Hysteresis, Journal of Magnetism and Magnetic Materials., 61 (1986), 48-60
[20] Dapino M.J., Smith R.C., Flatau A.B., Structural Magnetic Strain for Magnetostrictive Transducers, IEEE Trans. Magn., 36 (2000), No. 3, 545-556
[21] Perevertov O and Schäfer R., Influence of Applied Compressive Stress on the Hysteresis Curves and Magnetic Domain Structure of Grain-oriented Transverse Fe–3%Si Steel, Journal of Physics D: Applied Physics., 45 (2012), 1-10
[22] Rasilo P., Singh D., Belahcen A and Arkkio A., Iron Losses Magneto-elasticity and Magnetostriction in Ferromagnetic Steel Laminations, IEEE Trans. Magn., 49 (2013), 2041 -2044
[23] Zheng J., Cao S., Wang H and Huang W., Hybrid Genetic Algorithms for Parameter Identification of a Hysteresis Model of Magnetostrictive Actuators, Neurocomputing., 70 (2007), 749- 761
[24] Liu R and Li L., Simulated Annealing Algorithm Coupled With a Deterministic Method for Parameter Extraction of Energetic Hysteresis Model. IEEE Trans. Magn., 54 (2018), No.11, 1-5
[25] Azoum K., Besbes M., Bouillault F and Ueno, T., Modeling of Magnetostrictive Phenomena. Application in Magnetic Force Control, The European Physical Journal Applied Physics, 36 (2006), 43-47
[26] Benbouzid M.E.H., Reyne G and Meunier G., A 2D Dynamic Formulation For Nonlinear Finite Element Modelling of Terfenol-D Rods, Second International Conference on Computation in Electromagnetics., (1994), 52-55
[27] Stachowiak D., Finite Element Analysis of the Active Element Displacement in a Giant Magnetostrictive Transducer, COMPEL-The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering., 35 (2016), 1371-1381
[28] Ueno T., Qiu J., and Tani J., Magnetic Force Control Based on the Inverse Magnetostrictive Effect. IEEE Trans. Magn., 40 (2004), No. 3, 1601-1605

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2021-1 , nr katalogowy 129842 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2021-1 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	58.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2021-10 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2021-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2021-12 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2021-1

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma