Contribution à l'étude des interactions magnéto-mécaniques dans les ferromagnétiques solides

Study of magneto-mechanical interactions in ferromagnetic solids

• Auteur / Autrice : Mohand Arib
• Direction : Jean-Luc Ille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Contrôle des systèmes
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Milieux continus, Mécanique des

Déformations (mécanique)

Hystérésis

Aimantation

Magnétoélasticité

Magnétisme

Dispositifs électromagnétiques

Champs électromagnétiques

Matériaux ferromagnétiques

Électrodynamique

Résumé

Ce travail a pour objectif l'étude des interactions entre les phénomènes magnétiques et mécaniques au sein des matériaux ferromagnétiques solides utilisés dans la conception des dispositifs électromagnétiques. L'étude concerne à la fois les interactions intervenants au niveau des lois de conservation de la thermomécanique (via les efforts et l'énergie électromagnétique) et celles intervenants dans les lois de comportement magnéto-mécaniques à introduire (plus connues sous le vocable de magnétostriction). Le mémoire s'articule autour de deux grandes parties. Dans la première partie, on présente les principes généraux de l'interaction du champ électromagnétique avec la matière continue et déformable. Les principaux problèmes liés à l'expression des efforts et de l'énergie électromagnétique dans la matière polarisée et magnétisée, sont illustrés et discutés. Cela a permis de choisir une théorie électrodynamique permettant une formulation cohérente des efforts et de l'énergie électromagnétique. La seconde partie concerne la description des principaux aspects microstructuraux liés à la déformation et à l'aimantation macroscopique des matériaux ferromagnétiques. Un modèle de comportement magnéto-élastique a été développé. Il traduit l'existence et la nature des processus microstructuraux par trois schémas constitutifs : deux pour les phénomènes magnétiques et mécaniques réversibles et un troisième pour l'hystérésis magnétique. La prise en compte du modèle dans la résolution des équations de la mécanique des milieux continus a permis d'évaluer les déformations magnétostrictives globales ainsi que celles dues aux efforts magnétiques au sein d'un dispositif électromagnétique. Enfin, on présente un dispositif expérimentale permettant la mesure simultanée des déformations magnétostrictives et de l'aimantation d'un matériau en fonction du champ magnétique appliqué. Ce qui a permis la vérification de l'aspect prédictif du modèle.