ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЖАЙЛСА-АТЕРТОНА ДЛЯ АНАЛИЗА ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЯ И ИНДУКЦИИ В ОТКРЫТОЙ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Реализовано исследование по применению модели магнитного гистерезиса Джайлса—Атертона. Оптимальные параметры модели были подобраны на основе данных измерений в замкнутой магнитной цепи и использованы для построения цифровых моделей в COMSOL Multiphysics. Экспериментальные исследования на ферромагнитных стальных образцах с различными магнитными свойствами продемонстрировали хорошее соответствие с расчетными данными. Результаты показали, что отклонение экспериментальных значений ключевых характеристик (Bmax, Br, Hc) от результатов моделирования не превысило 5 %. Получены детальные картины пространственного распределения магнитных индукции и напряженности поля в образцах на разных участках петли магнитного гистерезиса. Верифицированная модель позволит в дальнейшем провести оптимизацию конструкций намагничивающих устройств и расположения датчиков при разработке новых методик и средств магнитного неразрушающего контроля

Об авторах

Анастасия Владимировна Батуева

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: batuevaav@imp.uran.ru
ORCID iD: 0009-0006-1313-5870
SPIN-код: 5358-4990

Младший научный сотрудник

Россия, 620108 Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 18

Ольга Николаевна Василенко

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Email: vasilenko@imp.uran.ru

Кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией интеллектуальных технологий диагностики

Россия, 620108 Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 18

Список литературы

  1. Михеев М.Н., Горкунов Э.С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. М.: Наука, 1993. 250 с.
  2. Клюев В.В. Неразрушающий контроль и диагностика. Т. 3. М.: Машиностроение, 2004. 864 с.
  3. Tomáš I., Gábor V. Magnetic Adaptive Testing. Nondestructive Testing Methods and New Applications. ISBN: 978-953-51-0108-6, InTech, 2012. P. 145—186.
  4. Wolter B, Gabi Y, Conrad C. Nondestructive Testing with 3MA—An Overview of Principles and Applications // Applied Sciences. 2019. V. 9. No. 6. P. 1068.
  5. Костин В.Н., Осиндев А.А., Сташков А.Н., Царькова Т.П. Многопараметровые методы структуроскопии стальных изделий с использованием магнитных свойств вещества // Дефектоскопия. 2004. № 3. С. 69—82.
  6. Гиршовичус С.Х., Кифер И.И., Седова Е.Б. Способ многопараметрового контроля деталей из ферромагнитных материалов. SU 280666 A1, 1970.
  7. Василенко О.Н. Методы и средства многопараметровой магнитной структуроскопии изделий с использованием составных разомкнутых магнитных цепей / Диссертация. ИФМ УрО РАН, 2014. 131 с.
  8. Костин В.Н., Осинцев А.А., Сташков А.Н., Ничипурук А.П., Костин К.В., Сажина Е.Ю. Мобильные средства многопараметровой магнитной структуроскопии // Дефектоскопия. 2008. № 4. С. 66—77.
  9. Чечерников В.И. Магнитные измерения. М.: Изд-во МГУ, 1969. 387 с.
  10. Вонсовский С.В., Шур Я.С. Ферромагнетизм. М.—Л.: ОГИЗ. Гостехиздат, 1948. 816 с.
  11. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные свойства вещества / Пер. с японского. М.: Мир, 1983. 304 с.
  12. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практические применения / Пер. с японского под ред. Р.В. Писарева. М.: Мир, 1987. 420 с.
  13. Gabi Y., Jacob K., Wolter B., Conrad C., Strass B., Grimm J. Analysis of incremental and differential permeability in NDT via 3D-simulation and experiment // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2020. V. 505. P. 379–386. 166695.
  14. Diogenes Aldecira G.,de Moura Elineudo P., Machado André S., Gonçalves Lindberg L. Determination of Carbon Steel Bar Diameter by Nondestructive Magnetic Testing // Journal of Nondestructive Evaluation. 2021. V. 40. No. 3.
  15. COMSOL Multiphysics [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.comsol.com/
  16. IEC 60404-7:2019 Magnetic materials — Part 7: Method of measurement of coercivity (up to 160 kA/m) of magnetic materials in an open magnetic circuit.
  17. IEC 60404-4:1995 Magnetic materials — Part 4: Methods of measurement of d.c. magnetic properties of iron and steel.
  18. Mörée Gustav, Leijon Mats. Review of Hysteresis Models for Magnetic Materials // Energies, MDPI. 2023. V. 16. No. 9. P. 1—66.
  19. Qingsong Liu, Junjie Zhou, Jinwei Chu, Shunliang Wang, Qingming Xin, Chuang Fu. Identification of Jiles-Atherton Model Parameters Using Improved Genetic Algorithm / 2020 IEEE 1st China International Youth Conference on Electrical Engineering (CIYCEE).
  20. Jiles D.C., Atherton D.L. Theory of ferromagnetic hysteresis (invited) // J. Appl. Phys. 1984. V. 55. P. 2115—2120.
  21. Jiles D., Atherton D. Theory of ferromagnetic hysteresis // J. Magn. Magn. Mater. 1986. V. 61. P. 48—60.
  22. Jiles D., Thoelke J. Theory of ferromagnetic hysteresis: Determination of model parameters from experimental hysteresis loops // IEEE Trans. Magn. 1989. V. 25. P. 3928—3930.
  23. Jiles D.C., Thoelke J.B., Devine M.K. Numerical determination of hysteresis parameters for the modeling of magnetic properties using the theory of ferromagnetic hysteresis // IEEE Transactions on Magnetics. Jan. 1992. V. 28. No. 1. P. 27—35.
  24. Shiming L., Ruisheng L., Liang D., Yu G. Identification of a Hysteresis Model Parameters Using the Differential Evolution Algorithm // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2017. V. 199. P. 012145.
  25. Mi Zou, Parameter estimation of extended Jiles—Atherton hysteresis model based on ISFLA // IET Electric Power Applications. 2020. V. 14. No. 2. P. 212—219.
  26. Jesenik M., Mernik M., Trlep M. Determination of a Hysteresis Model Parameters with the Use of Different Evolutionary Methods for an Innovative Hysteresis Model // Mathematics. 2020. V. 8. P. 201.
  27. Xue G., Bai H., Li T., Ren Z., Liu X., Lu C. Numerical Solving Method for Jiles-Atherton Model and Influence Analysis of the Initial Magnetic Field on Hysteresis // Mathematics. 2022. V. 10. P. 4431.
  28. Подберезная И.Б. Алгоритмы моделирования магнитного гистерезиса // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2015. № 6. C. 5—13.
  29. Szewczyk R., Nowicki M. Sensitivity of Jiles—Atherton Model Parameters Identified During the Optimization Process // AIP Conf. Proc. 2018. V. 1996. P. 020046.
  30. Szewczyk R. Progress in development of Jiles-Atherton model of magnetic hysteresis // AIP Conf. Proc. 2019. V. 2131. P. 020045.
  31. Szewczyk R. (Eds.). Two Step, Differential Evolution-Based Identification of Parameters of Jiles-Atherton Model of Magnetic Hysteresis Loops / AUTOMATION 2018, AISC 743. 2018. P. 635—641.
  32. Preisach. Über die magnetische Nachwirkung. “Zeitschrift für Physik”, 1935. 94 Band. Heft 5. P. 277—302.
  33. Ничипурук А.П. Модель магнитного гистерезиса и ее применение в магнитной структуроскопии конструкционных сталей / Дис. докт. техн. наук: 05.02.11. Ничипурук Александр Петрович. Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2008. 262 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025