مطالعه آزمایشگاهی و مدل‌سازی نیروی مسدود عملگر ترفنل-دی

ترفنل -دی به دلیل توانایی اعمال نیروهای بزرگ در دامنه فرکانسی وسیع، کاربرد بسیاری در عملگر‌های دگررسان مغناطیسی دارد. وابستگی ضرایب ساختاری ماده به میدان مغناطیسی و افت انرژی مغناطیسی، پیش‌بینی نیروی خروجی عملگر را پیچیده می‌سازد. در این مقاله، یک مدل تجربی - تئوری جهت پیش‌بینی نیروی مسدود عملگر ترفنل -دی در شرایط مختلف کاری پیشنهاد شده‌است. در ابتدا یک مدل خطی در میدان مغناطیسی مستقیم و سپس یک مدل بهبودیافته با معرفی ضریب بازده انرژی در میدان مغناطیسی متناوب ارائه شده‌است. ضریب مذکور با استفاده از روابط تجربی مربوط به توان‌های اتلافی پسماند، جریان‌های گردابه ای و اضافی به دست آمده‌است. به منظور‌استخراج ضرایب عملکردی در مدل پیشنهادی، رفتار تنشکرنش ترفنل -دی با استفاده از یک مجموعه آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته و یک رابطه تجربی جهت پیش‌بینی این ضرایب در مقادیر مختلف میدان مغناطیسی به دست آورده شده‌است. مدل پیشنهادی شامل روابط توانی از دو کمیت شدت و فرکانس جریان الکتریکی عملگر‌است که محاسبه نیروی مسدود آن را در بازه فرکانسی 0-400 هرتز مقدور می‌سازد. نتایج مدل‌سازی با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفته و خطا‌های کم مشاهده شده، صحت مدل را نشان می‌دهد.

experimental study and modelling of the blocked force of terfenol-d actuator

terfenold is widely used in magnetostrictive actuators due to capability of applying mechanical forces in large values of magnitude and frequency. dependency of structural coefficients of terfenold on magnetic field intensity and losses of magnetic energy make it complicated to predict the value of actuator’s output force. in this paper, an experimentaltheoretical model is presented to predict blocked force of the actuator at different operational conditions. initially, a linear model for dc magnetic filed and an improved model introducing an energy efficiency coefficient for ac magnetic filed are proposed. the energy efficiency coefficient is obtained based on experimental power relations for hysteresis, eddy currents and excess power losses. an experimental setup is used to obtain stressstrain behavior of the actuator to extract the structural coefficients of the proposed model and an experimental relation is governed to predict the coefficients at different values of magnetic field. the proposed model contains power relations of amplitude and frequency of electrical current passing through the actuator which makes it possible to calculate blocked force at frequency range of 0400 hz. obtained results of the model are validated by comparing to experimental results and the small values of errors show the model’s precision.