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Modélisation multi-échelle du comportement magnéto-mécanique dissipatif

le 25 juin 2012

Soutenance de thèse de doctorat de Karl-Joseph Rizzo,Université Pierre et Marie Curie, Domaine: Mécanique, Génie Mécanique, Génie Civil

Le développement de matériaux à propriétés magnétiques améliorées est un enjeu croissant, en particulier si on considère l'importance des réductions de coût, de poids et de volume des machines pour applications embarquées (automobile, aéronautique). Ce développement doit reposer sur des modèles de comportement performants intégrant en particulier les phénomènes de couplage magnéto-mécanique. Ces phénomènes ont un impact notable sur le comportement magnétique (ils expliquent en particulier les chutes de rendement dans les matériels électriques soumis à des contraintes importantes). Les travaux que nous présentons ici ont pour but d'intégrer les phénomènes de dissipation dans une approche multi-échelle existante. L'objectif est de prédire le comportement magnéto-mécanique de polycristaux en fonction de leur état de contraintes à partir d'un nombre limité de paramètres de description de la microstructure. Les travaux théoriques effectués ont essentiellement trait à la définition de lois de comportement des mécanismes physiques responsables de la dissipation à l'échelle monocristalline pour les étendre ensuite au polycristal par des méthodes d'homogénéisation.

Pour mettre en place ces lois de comportement, nous avons effectué dans un premier temps une synthèse des mécanismes dissipatifs au sein d'un matériau ferromagnétique. Puis nous avons réalisé un bilan bibliogrpahique des différentes méthodes de modélisation de l'hysthérésie et des pertes magnétiques.

Un travail expérimental d'identification conduit sur monocristaux de fer silicium nous a permis de décrire l'évolution de la structure en domaines magnétiques d'un monocristal soumis à une traction. Pour des sollicitations basses fréquences, ces mesures ont mis en évidence que le comportement dissipatif suit les mêmes évolutions sous contrainte que le comportement réversible. Pour des sollicitations dynamiques, l'augmentation de la fréquence entraîne une augmentation systématique de la dissipation. Dans ces conditions, l'influence de la contrainte sur le dissipation n'est due qu'aux variations de susceptibilité qu'elle génère et n'est pas prépondérante.

Une proposition originale de modélisation de l'hystérésis basée sur l'estimation de champ démagnétisant à l'échelle du domaine magnétique est confrontée à l'ensemble de ces mesures pour l'identification des paramètres. L'extension polycristalline du modèle a été validée par des essais sur fer pur sous chargement mécanique de traction et compression.

Type :
Thèses - HDR
Lieu(x) :
Campus de Cachan


Composition du jury:

Directeur de thèse : Olivier HUBERT - LMT, ENS Cachan

Laboratoire

lmt-cachan

UPMC - École doctorale SMAER


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