Modélisation de l'effet des contraintes sur le comportement magnétique des ferrites

The effect of stress on the magnetic behaviour of ferrites has been investigated by the use of experiments (parallelepipedic samples submitted to compression and tensile stress, and toric samples submitted to compressive stress) and a multiscale model. The measurements allow us to estimate the magnetic and magnetostrictive behaviours of the ferrite. The numerical model is based upon three scales: the magnetic domain, the single crystal and the polycrystal. At the scale of the magnetic domain, a minimisation of the potential energy gives the direction of magnetisation under the combined effect of magnetic field, stress, and crystal orientation. At the scale of the single crystal, the volumetric fractions of domains of different orientations are computed from their respective energies through a constitutive equation (Boltzmann function). The polycrystalline behaviour is deduced from the behaviour of a sufficient number of grains thanks to an averaging operation. The model allows us to simulate the magnetic and magnetostrictive behaviours. Experimental and numerical results are in good accordance. The modelling of the magnetic behaviour under high frequency magnetic field conditions constitutes the final point to the work. It allows us to describe the effect of stress on the domain walls motion and gyromagnetism.L'effet des contraintes sur le comportement magnétique des ferrites est étudié de façon expérimentale (essai en traction et compression sur des éprouvettes parallélépipédiques et de compression sur des tores) et par une modélisation multiéchelle. Les mesures réalisées permettent de caractériser à la fois les comportements magnétique et magnétostrictif du ferrite étudié. Le modèle multiéchelle développé repose sur trois échelles : le domaine magnétique, le grain et le polycristal. A l'échelle du domaine magnétique, une minimisation de l'énergie totale permet de calculer l'orientation de l'aimantation sous les effets couplés de la contrainte mécanique, du champ magnétique appliqué et de l'orientation cristalline. A partir de ce calcul énergétique, une fonction de Boltzmann fournit une estimation de la fraction volumique des différents domaines du grain. Le comportement du polycristal est calculé par homogénéisation du comportement d'un nombre suffisant de grains. Le modèle ainsi élaboré permet de simuler le comportement magnétique et magnétostrictif. Les résultats sont en bonne adéquation avec les mesures expérimentales. Une modélisation du comportement sous champ magnétique haute fréquence décrivant l'effet des contraintes sur les phénomènes de relaxation de parois et de gyromagnétisme complète le modèle

Modélisation de l effet des contraintes sur le comportement magnétique des ferrites

L effet des contraintes sur le comportementmagnétique des ferrites est étudié de façon expérimentale (essai en traction et compression sur des éprouvettes parallélépipédiques et de compression sur des tores) et par une modélisation multiéchelle. Les mesures réalisées permettent de caractériser à la fois les comportements magnétique et magnétostrictif du ferrite étudié. Le modèle multiéchelle développé repose sur trois échelles : le domaine magnétique, le grain et le polycristal. A l échelle du domaine magnétique, une minimisation de l énergie totale permet de calculer l orientation de l aimantation sous les effets couplés de la contrainte mécanique, du champ magnétique appliqué et de l orientation cristalline. A partir de ce calcul énergétique, une fonction de Boltzmann fournit une estimation de la fraction volumique des différents domaines du grain. Le comportement du polycristal est calculé par homogénéisation du comportement d un nombre suffisant de grains. Le modèle ainsi élaboré permet de simuler le comportement magnétique et magnétostrictif. Les résultats sont en bonne adéquation avec les mesures expérimentales. Une modélisation du comportement sous champ magnétique haute fréquence décrivant l effet des contraintes sur les phénomènes de relaxation de parois et de gyromagnétisme complète le modèle.The effect of stress on the magnetic behaviour of ferrites has been investigated by the use of experiments (parallelepipedic samples submitted to compression and tensile stress, and toric samples submitted to compressive stress) and a multiscale model. The measurements allow us to estimate the magnetic and magnetostrictive behaviours of the ferrite. The numerical model is based upon three scales : the magnetic domain, the single crystal and the polycrystal. At the scale of the magnetic domain, a minimisation of the potential energy gives the direction of magnetisation under the combined effect of magnetic field, stress, and crystal orientation. At the scale of the single crystal, the volumetric fractions of domains of different orientations are computed from their respective energies through a constitutive equation (Boltzmann function). The polycrystalline behaviour is deduced from the behaviour of a sufficient number of grains thanks to an averaging operation. The model allows us to simulate the magnetic and magnetostrictive behaviours. Experimental and numerical results are in good accordance. The modelling of the magnetic behaviour under high frequency magnetic field conditions constitutes the final point to the work. It allows us to describe the effect of stress on the domain walls motion and gyromagnetism.CACHAN-ENS (940162301) / SudocSudocFranceF

Modélisation de l effet des contraintes sur le comportement magnétique des ferrites

L effet des contraintes sur le comportementmagnétique des ferrites est étudié de façon expérimentale (essai en traction et compression sur des éprouvettes parallélépipédiques et de compression sur des tores) et par une modélisation multiéchelle. Les mesures réalisées permettent de caractériser à la fois les comportements magnétique et magnétostrictif du ferrite étudié. Le modèle multiéchelle développé repose sur trois échelles : le domaine magnétique, le grain et le polycristal. A l échelle du domaine magnétique, une minimisation de l énergie totale permet de calculer l orientation de l aimantation sous les effets couplés de la contrainte mécanique, du champ magnétique appliqué et de l orientation cristalline. A partir de ce calcul énergétique, une fonction de Boltzmann fournit une estimation de la fraction volumique des différents domaines du grain. Le comportement du polycristal est calculé par homogénéisation du comportement d un nombre suffisant de grains. Le modèle ainsi élaboré permet de simuler le comportement magnétique et magnétostrictif. Les résultats sont en bonne adéquation avec les mesures expérimentales. Une modélisation du comportement sous champ magnétique haute fréquence décrivant l effet des contraintes sur les phénomènes de relaxation de parois et de gyromagnétisme complète le modèle.The effect of stress on the magnetic behaviour of ferrites has been investigated by the use of experiments (parallelepipedic samples submitted to compression and tensile stress, and toric samples submitted to compressive stress) and a multiscale model. The measurements allow us to estimate the magnetic and magnetostrictive behaviours of the ferrite. The numerical model is based upon three scales : the magnetic domain, the single crystal and the polycrystal. At the scale of the magnetic domain, a minimisation of the potential energy gives the direction of magnetisation under the combined effect of magnetic field, stress, and crystal orientation. At the scale of the single crystal, the volumetric fractions of domains of different orientations are computed from their respective energies through a constitutive equation (Boltzmann function). The polycrystalline behaviour is deduced from the behaviour of a sufficient number of grains thanks to an averaging operation. The model allows us to simulate the magnetic and magnetostrictive behaviours. Experimental and numerical results are in good accordance. The modelling of the magnetic behaviour under high frequency magnetic field conditions constitutes the final point to the work. It allows us to describe the effect of stress on the domain walls motion and gyromagnetism.CACHAN-ENS (940162301) / SudocSudocFranceF

Multiscale strategy for the determination of magneto-elastic behaviour : discussion and application to Ni-Zn ferrites

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Multiscale strategy for the determination of magneto-elastic behaviour : discussion and application to Ni-Zn ferrites

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Multiscale strategy for the determination of magneto-elastic behaviour : discussion and application to Ni-Zn ferrites

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Influence de l'état mécanique multiaxial élastique(-plastique) sur le comportement magnéto- mécanique d'alliages ferromagnétiques -Résultats expérimentaux et modélisation multiéchelle

National audienceLes matériaux magnétiques sont l’élément indispensable au couplage électromagnétique, principe de fonctionnement des machines électriques et actionneurs électromécaniques. Les propriétés magnétiques (susceptibilité et hystérésis magnétiques) et magnéto-mécanique (déformation de magnéto- striction induite par l’aimantation) de ces matériaux dépendent en général très fortement de leur état mécanique (élastique ou élasto-plastique). Or, ces matériaux (céramiques massifs ou le plus souvent sous forme de tôles métalliques) sont en général soumis à des sollicitations mécaniques complexes en service (efforts en service d’origine (thermo-)mécaniques ou/et magnétique) comme lors de leur mise en oeuvre (découpe, pliage, assemblage par goujons, soudage, frettage, clinchage). Le dimensionnement précis des systèmes électromagnétiques requiert donc a priori des modèles multiaxiaux efficaces intégrant l’effet de l’état élasto-(plastique) du matériau sur son comportement magnétique et magnéto-mécaniqu

Modelling of the magnetoelastic behaviour of a polycrystalline ferrimagnetic material

Conference: EUROMECH-MECAMAT'2003: 7th European Mechanics of Materials Conference on Adaptive Systems and Materials: Constitutive Materials and Hybrid Structures, 18-23 May, 2003 - Fréjus, France. C. Lexcellent and E. Patoor, eds.International audienceThe effect of stresses on the magnetic behaviour of polycrystalline ferrites has been investigated by the use of experiments and a multiscale model. This model is based upon 3 scales: the magnetic domain, the single crystal and the polycrystal. At the scale of the magnetic domain, a minimisation of the potential energy (composed of field energy, anisotropy energy and magneto-elastic energy) gives the orientation of magnetisation under the effect of magnetic field, stresses, and crystal orientation. At the scale of the single crystal, the volume fractions of domains of different orientations are computed from their respective energies through a balance equation that introduces two adjusting parameters. The isotropic polycrystalline behaviour is deduced from the averaging of the behaviour of a sufficient number of grains (of different crystallographic orientations). The adjusting parameters are identified from the magnetisation response of a ring subjected to two different levels of axial compressive stresses. The model is then used to predict the behaviour of the same ring subjected to different levels of radial compressive loading. The predictions are in good agreement with the experimental results

Escherichia coli endocarditis in an hemodialysis patient.

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