 جلسه دفاع پایان نامه: مینا پورصدر، گروه مکاترونیک
ارائهکننده: مینا پورصدر چکیده: اجسام میتوانند در اثر اعمال نیرو، قرار گرفتن در میدان مغناطیسی، الکتریکی و یا حرارت دچار خمش شوند. اندازهگیری نیرو و گشتاور خمشی در علوم مختلف و مهندسی اهمیت دارد. برای اندازهگیری نیروی خمشی روشهای متنوعی وجود دارد. انواع حسگرهای خمشی شامل مقاومتی با استفاده از جوهر رسانا، خازنی، فیبر نوری، پیزوالکتریک، استرین گیج و مگنتواستریکتیو هستند. مزیت حسگر خمشی مگنتواستریکتیو نسبت به انواع ذکرشده دیگر، اندازهگیری خمش جسم مورد نظر به صورت غیر تماسی است. تاکنون حسگرهای مگنتواستریکتیو برای اندازهگیری نیروی محوری و گشتاور هم به طور مجزا و هم به صورت همزمان ارائه شدهاند. در مواردی که برای اندازهگیری نیروی خمشی از این مواد استفاده شده، مواد مگنتواستریکتیو به صورت لایهای یا نواری بودهاند. در این پایاننامه از یک ماده مگنتواستریکتیو استوانهای به صورت حجمی برای اندازهگیری نیروی خمشی استفاده میشود. این ماده از آلیاژ وانادیوم پرمندور میباشد. در این حسگر از دو هسته مغناطیسی شانه مانند و سیمپیچ تحریک برای تحریک حوزههای مغناطیسی و ایجاد میدان مغناطیسی در پوسته ماده استفاده شده است. زمانی که به ماده نیروی خمشی اعمال میشود، تنش ایجاد شده باعث تغییر چگالی شار مغناطیسی در سطح ماده شده و این تغییرات توسط سیمپیچ برداشت، اندازهگیری میشود. حسگر خمشی مورد نظر در نرمافزار کامسول مورد شبیهسازی عددی قرار گرفته است و میزان شار مغناطیسی القا شده در سطح ماده مگنتواستریکتیو و میزان ولتاژ القاشده روی سیمپیچ برداشت، مورد مطالعه قرار گرفته است. پس از طراحی هسته مغناطیسی و تعداد دور سیمپیچهای تحریک و برداشت، حسگر ساخته شده و تحت آزمون تجربی اعمال نیروی خمشی و بارگذاری ترکیبی قرار گرفته است و تغییرات شار مغناطیسی آن اندازهگیری شده است. آزمونها نشان میدهد که این حسگر در جریانهای تحریک زیر 1 آمپر عملکرد بهتری دارد و هرچه جریان بالاتر رود رفتار مغناطیسی ماده غیر خطی میشود. تغییرات شار مغناطیسی باعث تغییرات ولتاژ القایی در سیمپیچ برداشت شده که به عنوان خروجی نیروی خمشی حسگر مورد استفاده قرار میگیرد. دامنه نیروی خمشی حسگر، 280 نیوتن است. صحت اندازهگیری خمشی حسگر FS% 5/1 ±، خطای غیرخطی آن FS % 1/71، بیشینه خطای هیسترزیسFS % 4/63 در نیروی 90 نیوتن میباشد. حساسیت اندازهگیری نیروی خمشی حسگر 5/7 میباشد. با انجام آزمونهای بارگذاری ترکیبی مشخص شد که حسگر قادر به تشخیص نیروی خمشی در دو جهت به صورت مجزا از هم میباشد. دو نیروی خمشی حداکثر به اندازه 7/4 درصد روی هم اثرگذارند. |
