Comportement magnéto-mécanique des matériaux magnétiques - Archive ouverte HAL
Hdr Année : 2008

Comportement magnéto-mécanique des matériaux magnétiques

Résumé

The issue of this study focuses on two points in the behaviour of magnetic materials. The first is the effect of mechanical stress on the magnetic behaviour. The second point is the study of deformation of ma- terials submitted to a magnetic field. These two phenomena are characteristic of the magneto-mechanical coupling. The goal is to develop models able to simulate the coupling in all its complexity, in order to improve processes and materials, and, finally, the performance of electrical machines. It is the result of about a decade of research including eight spent in LMT-Cachan. It is trying to achieve a synthesis of different own studies, Master and PhD Theses that I had to be framed on the magneto- mechanical couplings. This document is divided into five chapters. The first is describing the frame of this study together with a brief description of the magneto-elastic behaviour, from a macroscopic to a microscopic point of view. The second concerns experimental aspects: materials, methods for measuring magnetic and magnetostrictive behaviours, and mechanical uniaxial and multiaxial testings are detailed. The third chapter is devoted to the description of the modelling of the magneto-elastic behaviour. It is involving three scales: the domain, the single crystal, and the polycristal scales. Comparisons between modelling and experimental results provide positive outcomes regarding massive materials. For the sheet format, comparisons highlight some weaknesses in the model that require the consideration of anisotropies macroscopic effects, in particular the establishment of an initial configuration. In the fourth chapter, we provide the key elements useful for modelling the influence of plasticity on the magneto-mechanical behaviour using the multi-scale mo- del: plasticity is introduced through a state of residual stress state determined from a microcrystalline plasticity model. The final chapter is devoted to presenting the main prospects for works associated with magnetomechanical couplings: they concern the NDT applications and modelling of the magnetic losses for the optimization of manufacturing processes.
La problématique de cette étude porte sur deux aspects du comportement des matériaux magnétiques. Le premier est l’effet d’une sollicitation mécanique sur le comportement magnétique. Le second est l’étude de la déformation des matériaux soumis à un champ. Ces deux phénomènes sont caractéristiques du couplage magnéto-mécanique. L’objectif consiste à établir des modèles capables de simuler le couplage dans toute sa complexité, de manière à améliorer les procédés et les matériaux, et, in fine, le rendement des machines électriques. Ce document est l’aboutissement d’environ une dizaine d’années de recherches dont huit passées au LMT-Cachan. Il tente de réaliser une synthèse de différents travaux propres et études de Master et Thèses que j’ai eu à encadrer portant sur les couplages magnéto-mécaniques. Ce document se découpe en cinq chapitres. Le premier présente le cadre de l’étude ainsi qu’une brève description du comportement magnéto-élastique, d’un point de vue macroscopique et microscopique. Le deuxième concerne les mises en évidence expérimentales des phénomènes de couplage magnéto-mécanique. Les matériaux, les méthodes de mesure magnétique et magnétostrictive, ainsi que les essais mécaniques uniaxiaux et multiaxiaux son détaillés. Le troisième chapitre est consacré à la description de la modélisation magnéto-élastique couplée qui fait intervenir trois échelles : celle du domaine magnétique, celle du monocristal, et celle du polycristal. Les comparaisons modèle-essais donnent des résultats satisfaisants en ce qui concerne les matériaux massifs. Pour le format tôle, les comparaisons mettent en évidence certaines faiblesses du modèle qui requièrent la prise en compte d’effets d’anisotropies macroscopiques, et en particulier la mise en place d’une configuration initiale. Dans le quatrième chapitre, nous apportons les principaux éléments utiles à la modélisation de l’influence de la plasticité sur le comportement magnéto-mécanique à l’aide de la démarche multiéchelle: la plasticité est introduite via un état de contraintes résiduelles admissible, déterminé à partir d’un modèle de plasticité microcristalline. Le dernier chapitre est consacré à présenter les principales perspectives de travaux associés aux couplages magnéto-mécaniques: elles concernent les applications CND et la modélisation de l’hystérésis magnétique en vue de l’optimisation des procédés de fabrication.
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Dates et versions

tel-01530743 , version 1 (31-05-2017)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01530743 , version 1

Citer

Olivier Hubert. Comportement magnéto-mécanique des matériaux magnétiques. Mécanique des matériaux [physics.class-ph]. UPMC - Université Paris 6 Pierre et Marie Curie, 2008. ⟨tel-01530743⟩
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