Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: V doktorski nalogi je obravnavana problematika razvoja sferičnega aktuatorja, ki za svoje delovanje izrablja magnetoreološki pojav magnetne tekočine. Gre za močno povišanje viskoznosti pod vplivom magnetnega polja. Predvidena končna uporaba aktuatorja je v haptičnih aplikacijah. Aktuator je sestavljen kot krogelni sklep statorja z votlino in sferičnega rotorja, na katerega je pritrjena krmilna palica. V stator je vgrajena tuljava za vzbujanje magnetnega polja. Razvoj aktuatorja je potekal v več korakih. Prvi je bil sestava osnovnega tridimenzionalnega modela aktuatorja s parametriziranimi dimenzijami glede na določene mehanske in magnetne zahteve. Določeni so bili štirje prosti parametri (s postavljenimi spodnjimi in zgornjimi mejami). Njihove vrednosti so bile poiskane v drugem koraku razvoja. To je bila optimizacija geometrije modela. Za ta namen je bila formirana ciljna funkcija, z minimizacijo katere so bile poiskane vrednosti prostih parametrov. Ciljna funkcija je bila postavljena tako, da je bila iskana rešitev, ki zagotavlja maksimalen navor ob čim manjših dimenzijah aktuatorja in ustreznih magnetnih razmerah, na ključnih mestih v aktuatorju. Za optimizacijo je bil uporabljen algoritem diferenčne evolucije. Sestava modelov in optimizacija sta bila izvedena s kombinacijo programskih orodij Simulia Opera in Matlab. V tretjem koraku je bila na podlagi rezultatov optimizacije opravljena numerična analiza optimiziranega modela. Pri tem je bila izračunana odvisnost zavornega navora aktuatorja v odvisnosti od toka skozi tuljavo. Četrti korak je bil prilagoditev tridimenzionalnega modela možnostim fizične izvedbe aktuatorja. Osnova za prilagojen model je bil predhodno izračunan optimiziran model. Na prilagojenem modelu je bila izvedena numerična analiza za določitev odvisnosti zavornega navora od toka skozi tuljavo. Na podlagi prilagojenega modela je bil v petem koraku izdelan fizični prototip. V zadnjem koraku so bile nad prototipom izvedene meritve odvisnosti navora od toka skozi tuljavo aktuatorja. Rezultati meritev so bili primerjani z rezultati numeričnih analiz na prilagojenem modelu.
Ključne besede: Magnetoreološka tekočina, sferični aktuator, haptični vmesnik, metoda končnih elementov (MKE), krmilna palica, diferenčna evolucija (DE)
Objavljeno v DKUM: 01.10.2024; Ogledov: 0; Prenosov: 54
Celotno besedilo (6,94 MB)

Opis: Magnetne tekočine sodijo v kategorijo nanomaterialov zaradi velikostnega razreda suspendiranih magnetnih nanodelcev v nosilni tekočini. Njihova uporabnost se kaže na različnih področjih inženiringa, znanosti in medicine. Ena izmed pomembnejših lastnosti magnetne tekočine je viskoznost, ki je bila predmet opazovanja v magistrski nalogi. Vpliv viskoznosti smo preverili teoretično kot tudi eksperimentalno. V teoretičnem delu smo uporabili in prilagodili matematični model izračuna izgub magnetne tekočine v visokofrekvenčnem magnetnem polju ter raziskali vpliv različnih modelov viskoznosti suspenzije in različnih nosilnih tekočin. Za validacijo matematičnega modela izgub smo na izbranem vzorcu opravili serijo meritev izgub po kalorimetrični metodi, pri kateri se glede na temperaturni odziv merjenca ugotovi specifična stopnja absorpcije (SAR). V eksperimentalnem delu naloge smo opravili meritve viskoznosti možnih nosilnih tekočin po dveh različnih metodah, in sicer najprej s Hoepplerjevim in nato z rotacijskim viskozimetrom. V sklopu meritev z rotacijskim viskozimetrom smo sistematično skušali ugotoviti temperaturno odvisnost in dokazati pojav magnetoreologije.
Ključne besede: magnetne tekočine, specifična absorpcijska stopnja, viskoznost, magnetne izgube, magnetno polje
Objavljeno v DKUM: 22.11.2019; Ogledov: 1470; Prenosov: 154
Celotno besedilo (4,32 MB)