Modélisation multi-échelle du comportement magnéto-mécanique des matériaux ferromagnétiques texturés

Multi-scale modelling of the magneto-mechanical behaviour of ferromagnetic textured materials

• Auteur / Autrice : Laurent Daniel
• Direction : René Billardon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Génie mécanique. Génie civil
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique et technologie (Gif-sur-Yvette, Essonne1975-2021)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Silicium

Anisotropie

Fluides magnétiques

Magnétoélasticité

Résumé

La thèse porte sur la caractérisation expérimentale et la modélisation des phénomènes de couplages magnéto-mécaniques. Un modèle multi-échelle, considérant successivement l'équilibre d'un domaine magnétique, d'un monocristal (ou grain), et d'un volume élémentaire représentatif est proposé. Ce modèle est appliqué à un alliage de fer-silicium dont on a préalablement caractérisé le comportement magnéto-élastique à l'aide d'un dispositif expérimental spécifique. Les résultats obtenus montrent d'une part la très forte anisotropie du comportement couplé, et, d'autre part l'importance de l'état de contraintes et de la présence de surfaces libres sur le comportement magnéto-élastique. Ces effets sont intégrés au modèle. Quelques applications ou extensions du modèle sont enfin abordées. Elles concernent notamment l'étude de l'effet de la plasticité sur le comportement magnétique ou la détermination d'une contrainte uniaxiale équivalente pour les propriétés magnétiques.

This study deals with the experimental characterisation and the modelling of magneto-mechanical coupled properties of textured ferromagnetic materials. A multiscale model, considering successively, the energetic equilibrium of a magnetic domain, of a single crystal (or grain), and of a Representative Volume Element of a polycristal is written. This model is applied to a silicon-iron alloy, whose magneto-elastic behaviour is characterised using a specific experimental benchmark. It is shown that the coupled behaviour is highly anisotropic, and strongly sensitive to residual stresses and free surfaces. These effects are introduced in the model formulation. Applications or extensions of the model are then presented. They concern the influence of plastic strains on the magnetic behaviour, or the definition of an uniaxial equivalent stress for magnetic behaviour under multiaxial mechanical loadings.