COMPORTAMIENTO HISTERÉTICO DE MATERIALES MAGNETOESTRICTIVOS COMPORTAMIENTO HISTERÉTICO DE MATERIALES MAGNETOESTRICTIVOS. ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOS APLICADO A ESTRUCTURAS AERONÁUTICAS. Autor Rubén Forner Clari Director José Luis Pérez Aparicio Codirector Pablo Moreno Navarro C Grado en Ingeniería Aeroespacial Universitat Politècnica de València Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño Noviembre de 2016

Índice Introducción Análisis actuador Soluciones Formulación EF Magnetoestricción Aplicaciones Formulación EF Ec. Cinemáticas Ec. de Equilibrio Ec. Constitutivas Validaciones Análisis actuador Limitaciones Soluciones Matriz polinómica Matriz dependiente Deformación magnetoestrictiva Conclusiones Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016

Introducción Acoplamiento Magnetoestrictivo Níquel: 60 ppm Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Magnetoestricción Introducción Acoplamiento Magnetoestrictivo Níquel: 60 ppm Terfenol-D: 2000 ppm Comportamiento NO lineal Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 1/21

Introducción Telescopio astronómico de rayos X Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Aplicaciones Introducción Telescopio astronómico de rayos X Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 2/21

Introducción Control antivibracional: MD-900 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Aplicaciones Introducción Control antivibracional: MD-900 Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 3/21

Formulación EF FEAP: elmt01.f Ecuaciones cinemáticas: Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Formulación EF FEAP: elmt01.f Ecuaciones cinemáticas: Ecuaciones de equilibrio: Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 4/21

Formulación EF FEAP: elmt01.f Ecuaciones constitutivas: Introducción Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Formulación EF FEAP: elmt01.f Ecuaciones constitutivas: Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 5/21

Validaciones Electroestática Sol. Analítica: Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Electroestática Validaciones Electroestática Sol. Analítica: Por diferencias finitas según el libro Elementos del Electromagnetismo Clásico de Francisco García-Ochoa   Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 6/21

Validaciones Distribución de Voltaje (V) Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Electroestática Validaciones Distribución de Voltaje (V) Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 7/21

Validaciones Distribución del Campo Eléctrico (V/m) Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Electroestática Validaciones Distribución del Campo Eléctrico (V/m) Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 8/21

Validaciones Distribución del campo eléctrico radial Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Electroestática Validaciones Distribución del campo eléctrico radial Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 9/21

Validaciones Viga termoelástica: Articulación vertical móvil Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Termoelástica Validaciones Viga termoelástica: Articulación vertical móvil Sol. Analítica: por Teoría de Vigas Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 10/21

Validaciones Viga termoelástica: Articulación vertical móvil Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Termoelástica Validaciones Viga termoelástica: Articulación vertical móvil   Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 11/21

Validaciones Viga termoelástica: Articulación vertical móvil Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Termoelástica Validaciones Viga termoelástica: Articulación vertical móvil   Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 12/21

Validaciones Viga termoelástica: Articulación vertical móvil Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Termoelástica Validaciones Viga termoelástica: Articulación vertical móvil   Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 13/21

Análisis actuador Esquema de un actuador Bobinas Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Análisis actuador Esquema de un actuador Bobinas Muelles de precompresión Aislante magnético Carcasa de aluminio Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 14/21

Análisis actuador Mallado Introducción Análisis actuador Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Análisis actuador Mallado       Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 15/21

Análisis actuador Ecuaciones Propiedades Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Análisis actuador Ecuaciones Propiedades Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 16/21

Análisis actuador Resultados Limitaciones Lineal Tensión residual Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Análisis actuador Limitaciones Lineal Tensión residual Otros parámetros Resultados Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 17/21

Soluciones Matriz polinómica Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Matriz polinómica Soluciones Matriz polinómica se utiliza una función no lineal ajustando puntos experimentales. Polinomio ajustado Limitaciones Solo un caso Difícil implementación Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 18/21

Soluciones Acoplamiento magnetoestrictivo dependiente Limitaciones Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Acoplamiento magnetoestrictivo dependiente Soluciones Acoplamiento magnetoestrictivo dependiente Proceso iterativo Limitaciones Complejo Precompresión Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 19/21

Soluciones Deformación magnetoestrictiva Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Deformación magnetoestrictiva Soluciones Deformación magnetoestrictiva Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 20/21

Conclusiones Solución más óptima: Deformación magnetoestrictiva Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Conclusiones Solución más óptima: Deformación magnetoestrictiva Actualmente no existe una solución estándar para el acoplamiento magnetoestrictivo. La ecuación constitutiva debe ser no lineal. La precompresión no puede tratarse como una tensión residual. El problema de la histéresis solo se puede resolver en modelos dinámicos. Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 21/21

Gracias por la atención Preguntas Estudio analítico y por elementos finitos de impacto en placas Julio de 2016