مدلسازی و صحت سنجی تجربی رفتار عملگر آلیاژ حافظه دار مغناطیسی با مدل اصلاح شده پرنتل-ایشلینسکی تعمیم یافته وابسته به نرخ

وجود پدیده غیرخطی هیسترزیس یک چالش در رفتار آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی می باشد. برای رفع این مشکل، رفتار هیسترزیس موجود در این مواد را مدلسازی می-کنند. مدل پرنتل-ایشلینسکی بدلیل سادگی و دارابودن معکوس تحلیلی، یکی از مدل های پرکاربرد در این حوزه می باشد. این مدل در دو نوع مستقل از نرخ و وابسته به نرخ ارائه شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که با افزایش فرکانس تحریک، هیسترزیس موجود در رفتار آلیاژهای مغناطیسی افزایش می یابد. بنابراین مدل مستقل از نرخ پرنتل-ایشلینسکی نمی تواند این تغییرات را در نظر بگیرد. در این پژوهش، با استفاده از ستاپ تست تجربی، ولتاژ ورودی در فرکانس های تحریک ۰.۰۵ تا ۰.۴ هرتز به عملگر آلیاژ حافظه دار مغناطیسی اعمال شده و خروجی موقعیت عملگر نیز بوسیله سنسور القایی اندازه گیری می شود. مدلسازی آلیاژ حافظه دار مغناطیسی با مدل تعمیم یافته پرنتل-ایشلینسکی وابسته به نرخ ارائه شده و مدل اصلاح شده آن نیز پیشنهاد شده است. برای افزایش توانایی مدل در توصیف رفتار هیسترزیس اشباع و نامتقارن آلیاژهای مغناطیسی مدل اصلاح شده جدیدی، توسط نویسندگان مقاله با به کاربردن تابع تانژانت هیپربولیک در خروجی مدل ارائه شده است. برای آموزش مدل های مذکور دو فرکانس تحریک ۰.۰۵ و ۰.۲ هرتز انتخاب شده و پارامترهای مدل با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ژنتیک بااین مجموعه داده بدست آمده است. اعتبارسنجی مدل ها نیز در فرکانس ۰.۱، ۰.۳ و ۰.۴ هرتز انجام گرفته است. نتایج نشان می دهد که مدل اصلاح شده بدلیل استفاده از تابع تانژانت هیپربولیک بهتر توانسته هیسترزیس های نامتقارن و بسیار اشباع شده در رفتار آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی را توصیف کند.

کلیدواژه ها:

Magnetic shape memory alloy ، Hysteresis ، rate-dependent Prandtl-Ishlinskii ، آلیاژ حافظه دار مغناطیسی ، هیسترزیس ، مدل پرنتل-ایشلینسکی وابسته به نرخ