Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badanie modelowe oddziaływań w makropróbce elastomeru magnetoreologicznego w polu magnetycznym

Zubko K., Boczkowska A., Niezgoda T., Szymczyk W.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

Vol. 30, nr 4

256-260

PL

W artykule prezentowane są wyniki modelowania makrostruktury wykona- nej z elastomeru magnetoreologicznego (MRE) za pomocą metody elementów skończonych (MES). Zastosowano metodę dwustopniową bazującą na metodzie superelementów (rys. 1, 2). MRE składa się z cząstek żelaza karbonylkowego rozmieszczonych w osnowie poliuretanu (PU). Próbki MRE wytwarzane są w zewnętrznym, stałym polu magnetycznym. Dla potrzeb modelowania przeprowadzono walidację modelu numerycznego wyników eksperymentów z udziałem tylko dwóch dipoli magnetycznych. Makropróbki zawierały cząstki ferromagnetyczne w kształcie cylindrów i sfer. Odległość między cząstkami wynosiła około . ich średnic (rys. 3). Łatwo mierzalne były wyniki eksperymentów w zakresie zmiany pola magnetycznego 100÷300 mT. Po włączeniu pola magnetycznego dipole magnetyczne przyciągały się. Rejestrowano zmianę szczeliny pomiędzy dipolami oraz pole deformacji jako funkcję zmiany pola magnetycznego. Ze względu na symetryczną deformację analizowano próbki z udziałem dipola cylindrycznego (średnica 10 mm, wysokość 10 mm) oraz sferycznego (średnica 12,7 mm) - tab. 1. Eksperyment fizyczny został odtworzony w MES z użyciem modelu 2D dla dipola cylindrycznego oraz 3D dla dipola sferycznego. Dipole zostały poddane przemieszczeniom, takim jak zmierzone w eksperymencie. Obliczenia były prowadzone na platformie MSC Nastran (rys. 4). Do opisu właściwości elastomeru zastosowano model materiałowy NeoHookean. Sprzężenie oddziaływań magnetycznych i mechanicznych uzyskano przez przyłożenie w środkach dipoli ekwiwalentnych sił magnetycznych. W efekcie model MES analizowanej makrostruktury MRE obejmował oddziaływania magnetyczne i elastyczne pomiędzy składnikami kompozytu. Porównano wyniki symulacji i eksperymentów. Dokonano walidacji wprowadzonego modelu numerycznego. W artykule przedstawiono algo- rytm wyznaczania parametrów modelowanej makrostruktury. Pozwala to na wyznaczanie zmiany sztywności próbek MRE pod wpływem przykładanego pola magnetycznego.

EN

The results of modelling of magnetorheological elastomers (MREs) macro- structure using the Finite Elements Method (FEM) are presented. The paper describe two phase method based on the superelement method (Fig. 1, 2). MREs consist of carbonyl-iron particles suspended in a soft elastomer poly- urethane (PU) matrix. Fabrication of MREs has been carried out in an external, constant magnetic field. For the needs of numerical modelling methods a validation of the elementary case of the two magnetic dipoles has been investigated experimentally. Macrosamples were prepared with pairs of ferromagnetic particles of cy- lindrical as well as a spherical shape. The gap distance was established c.a. . of the particles diameter (Fig. 3). The observations were easy while the magnetic field intensity was changed in the range 100÷300 mT. After application of magnetic field the particles started to attract each other like magnetic dipoles. The change in the gap distance between the dipoles and the deforma- tion field was registered as a function of the magnetic field intensity. The case of cylindrical dipole (diameter 10 mm, height 10 mm) and the spherical one (diameter 12.7 mm) were analyzed due to symmetrical deformations (Tab. 1). Consequently the experiment was simulated numerically using the 2D FEM model for the cylindrical dipoles and the 3D FEM models for the spherical ones. The dipoles were loaded the displacements which have been measured experi- mentally. Calculations were performed on the MSC Nastran platform (Fig. 4). The NeoHookean material model was used to describe the properties of the resin matrix. Magneto-mechanical coupling was taken into consideration as a loading equivalence magnetic force in the center of the dipoles. In fact the FEM analysis of MREs macrostructure takes into account both the magnetic power and the elastic vectors and interactions between the components of the composite. The results of calculations as well as the experimental results has been compared. The validation of the base modelling concept was completed. In the paper the algorithm developed for determining of the parameters for modelling of the macrostructure was presented. We are able to calculated the stiffness of MRE changed by magnetic field.

2

Analysis of Damping Effect on Beam Vibration

Filipiak J., Solarz L., Zubko K.

Molecular and Quantum Acoustics

|

2006

|

Vol. 27

79-88

EN

The paper presents analysis of damping effect on beam vibration forced by impact. The air-related value of damping is researched. All the considerations are based on the assumption that the particular mount does not produce damping. Furthermore, they are true only for the researched range of the variability of the beam's geometry and the resultant resonance frequencies. Two applied methods of modelling produce results, which differ by one order of magnitude, but both of them are sufficiently small to be regarded as negligible.

3

Determination of Damping in Piezoelectric Crystals

Filipiak J., Zubko K.

Molecular and Quantum Acoustics

|

2005

|

Vol. 26

75-79

EN

Piezoelectric crystals are common used in mechanical sensors in beams of different shape. The parameters of device functionality depend on the frequency characteristic of the beam. The devices operate in frequency up to 110% of the natural angular frequency of the beam. The beams are made of anisotropic material. If we choose a particular direction in the anisotropic medium we are able to calculate equivalent constants: Young modulus E and t - damping modulus in Voight model of viscoelastic material. We consider the equivalent discrete model in the case of small damping. Modulus E and t are calculated knowing: natural angular frequency of damped vibrations and logarithmic decrement of damping from experiments. We calculate modulus E andt for: Li2Br5O7 (lithium tetraborate - direction [001], perpendicular directions (

4

Modeling of solid state crystals parameters used in acceleration sensors

Filipiak J., Zubko K.

Vibrations in Physical Systems

|

2002

|

Vol. 20

146--147

5

Vibration Damping Measurements in Piezoelectric Crystals by Surface Acoustic Waves

Filipiak J., Zubko K.

Molecular and Quantum Acoustics

|

2001

|

Vol. 22

69-75

EN

To model anisotropic crystals under the circumstances of dynamic force the numerical methods are used. However it is not allowed to compare in a simple way the usability of various materials to the sensors construction where the usable parameters are defined. It is possible when using the models, which describe the dynamic fo the work through evident dependencies of material and construcional parameters. The method of defining the piezoelectric crystal damping and results for ST quartz will be shown in the work. Surface Acoustic Waves (SAW) has been used as a measurement device.