مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی اثر تغییر مدول یانگ بر روی فرکانس رزونانس و شکل مد ترانسدیوسرهای دگررسان مغناطیسی ترفنل-دی

نویسندگان
1 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس گروه ساخت و تولید،
2 تربیت مدرس
3 دانشگاه سلطان قابوس - دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
در ترانسدیوسر دگررسان مغناطیسی، مدول یانگ هسته فرومغناطیس در مواجهه با تغییر سطح مغناطیسی آن‌، تغییر می‌کند. این تغییر برای هسته ترفنل-دی بیشترین مقدار را دارد. تغییر مدول یانگ، سبب تغییر فرکانس رزونانس و شکل مد ترانسدیوسر می‌شود. این مقاله به مطالعه این اثر در ترانسدیوسر با هسته ترفنل-دی پرداخته است. بدین منظور ترانسدیوسر دگررسان مغناطیسی با ماده ترفنل-دی طراحی و ساخته شده است. نقاط گره طراحی ترانسدیوسر، محل اعمال مکانیزمهای پیش‌تنش در نظر گرفته شده است. اثر تغییر مدول یانگ بر فرکانس رزونانس و شکل مد در محدوده کاری ترانسدیوسر به صورت تحلیلی و نیز با استفاده از نرم افزار المان محدود انسیس بررسی شده است. محدوده تغییر فرکانس رزونانس برای مد اول حدود1000 هرتز و برای مد دوم حدود 100 هرتز به دست آمد. شکل مد اثر بسیار محدودی از تغییر مدول یانگ می‌پذیرد. در میدان مغناطیسی بایاس 40 کیلو آمپر بر متر، نتایج تحلیلی و المان محدود در مورد فرکانس رزونانس، با نتایج تجربی راستی آزمایی شده است. فرکانس رزونانس در این میدان بایاس برای مد اول 3100 هرتز و برای مد دوم 8252 هرتز بوده که نزدیکی قابل قبولی به مقادیر ناشی از حل تحلیلی و المان محدود دارد. نتایج نشان می‌دهد که طراحی در مد دوم، از نظرکاهش اختلال تغییر مدول یانگ در رفتار ارتعاشی ترانسدیوسر مزیت دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Study of Young Modulus Change Effect on Resonance Frequency and Mode Shape of Magnetostrictive Terfenol-D Transducer

نویسندگان English

Yousef Hojjat 1
Mohammad Reza Sheykholeslami 2
Mojtaba Ghodsi 3
Hesam Sadeghian 2
چکیده English

In giant magnetostrictive transducer, Young modulus of the core considerably alters with changing its magnetic level. Young modulus change in Terfenol-D core has the highest value. This effect, changes the resonance frequency and mode shapes of the transducer. This subject in Terfenol-D resonance transducer is studied in this paper. For this purpose, a resonance Terfenol-D transducer has been designed and fabricated. Node locations in the transducer are considered to add pre-load and bias mechanisms. Effect of Young modulus change on resonance frequency and mode shape were studied both analytically and by ANSYS FEM software. Range of resonance frequency change in the first mode is 1000 Hz and in the second mode is 100 HZ. Mode shapes changes are limited for both modes. In 40kA/m magnetic field bias, Results from analytical and FEM simulation were verified with experimental results. Resonance frequency in this bias is 3100 Hz for the first mode and 8252 Hz for the second mode. Results have acceptable agreement with experimental results. Moreover, in this bias magnetic field, impedance responses between first and second modes are compared. Results show that selecting second mode is preferable for reducing disturbance of Young Modulus change on vibrational behavior.

کلیدواژه‌ها English

Magnetostriction
Young Modulus Change Effect
Resonance Frequency
Mode Shape