بررسی تأثیر تنش جانبی بایاس‌کننده بر رفتار مکانیکی - مغناطیسی تک کریستال آلیاژ حافظه‌دار مغناطیسی

آلیاژهای حافظه‌دار مغناطیسی گروه جدیدی از مواد هوشمندند که به دلیل خواصی ویژه ـ مانند کرنش بالای قابل بازگشت، عمر خستگی بالا و پاسخ زمانی سریع ـ به گزینه‌یی مناسب برای سیستم‌های برداشت‌کننده‌ی انرژی، عملگرها و سنسورها بدل شده‌اند. برای استفاده از این مواد در سیستم‌های مذکور همواره به یک سازوکار برگشت نیاز است تا نمونه‌ی آلیاژ را به حالت اولیه برگرداند. روش رایج در برداشت‌کننده‌های انرژی استفاده از یک میدان مغناطیسی بایاس است ولی در این نوشتار با قرار دادن یک تنش بایاس در کنار میدان بایاس، عملکرد سازوکار برگشت بهبود داده می‌شود. به این منظور، اثر اعمال یک تنش فشاری در راستای میدان بایاس بر یک تک‌کریستال آلیاژ حافظه‌دار مغناطیسی، مورد بررسی قرار می‌گیرد. این تنش فشاری می‌تواند ناشی از پیش‌کرنش یا یک سیستم فنری باشد. بدین منظور روابط حاکم بر مسئله در حالت بارگذاری دوبعدی با استفاده از مدل‌های پایه ترمودینامیکی موجود استخراج می‌شود و در بخش شبیه‌سازی، در هر قسمت با تغییر تنش فشاری بایاس‌کننده، اثر این تنش بر خواص مکانیکی ـ مغناطیسی ماده مطالعه می‌شود. با اضافه کردن این تنش مشاهده می‌شود سازوکار برگشت عملکرد بهتری از خود نشان داده، به طوری که میزان تغییرات مغناطیس شوندگی ماده که بر ولتاژ خروجی اثر می‌گذارد، افزایش می‌یابد. همچنین مشخص می‌شود که میدان بایاس به طور کامل قابل حذف نیست و بهترین عملکرد در میدان مغناطیسی ۰٫۲۴ تسلا و تنش فشاری ۰٫۳ مگاپاسکال اتفاق می‌افتد.