CC BY
8
3. Кущенко Л.Е. Расчет выбросов вредных веществ на примере перекрестка г.Белгорода / Л.Е. Кущенко, Ю.С.Шатова//Сб. международной научно-технич. конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова -2019. - С.54.
© Шатова Ю.С., Семёнова Е. Д., Семикопенко Ю. В., 2020
УДК 669.018.5
Шуваева Е.А.
Кандидат физ.-мат. наук, доцент Доцент кафедры физического материаловедения
НИТУ «МИСиС» г. Москва, Российская Федерация Аджас А.М. студент НИТУ «МИСиС» г. Москва, Российская Федерация Перминова М.А.
студент
РХТУ им. Д.И. Менделеева г. Москва, Российская Федерация
РЕГРЕССИОННЫЙ АНАЛИЗ ПОЛЕВЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИОННОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ АМОРФНЫХ ЛЕНТ
Аннотация
На сегодняшний день в связи с развитием автомобильной промышленности возрастает потребность в различных датчики безопасности [1]. В свою очередь, работа части таких датчиков основана на эффекте деформационной намагниченности. В настоящей работе проведен анализ возможности использования регрессионного подхода к определению значения максимальной деформационной намагниченности в аморфных сплавах (А1а)тж. Было показано, что для адекватной оценки (А1а)тж можно использовать процедуру обработки данных путем регрессионного анализа усеченной выборки в аморфных сплавах, однако, конкретную модель для каждого сплава необходимо подбирать отдельно.
Ключевые слова
Деформационная намагниченность, магнитострикция, методика измерений, датчики, аморфные материалы.
Основная доля выпускаемых аморфных сплавов используется в качестве магнитомягких материалов, обладающих прекрасными гистерезисными магнитными свойствами [2]. В настоящее время проявляется повышенное внимание к магнитоупругим свойствам аморфных сплавов, это обусловлено тем, что в них могут быть достигнуты более высокие значения этих свойств, чем в кристаллических материалах. Одним из функциональных магнитоупругих свойств является деформационная намагниченность. Деформационное намагничивание это совокупность процессов, происходящих в ферромагнитных материалах под действием внешнего магнитного поля и прикладываемых механических нагрузок, которые приводят к росту намагниченности материала. Такую намагниченность называют деформационной.
Деформационную намагниченность измеряли на установке, которая установлена на кафедре
~ 58 ~
физического материаловедения НИТУ «МИСиС», принцип работы которой подробно описан в работе [2].
Многочисленные исследования показывают [2, 3], что полевые зависимости деформационной намагниченности представляют собой кривые с максимумом (рисунок 1, экспериментальные точки показаны зелеными кружками). Поэтому результатом измерений магнитомягких аморфных сплавов на использованной установке могут быть величина деформационной намагниченности А1а в заданном внешнем магнитном поле и максимальная величина деформационной намагниченности (А1а)тах.
На сегодняшний день, отсутствует какая-либо стандартная методика, позволяющая корректно определять конкретный функциональный параметр, а для исследования используются разные средства измерения и намагничивающие устройства, поэтому сложно количественно сравнивать экспериментальные данные. Однако, на наш взгляд, вполне логично предположение о том, что величина (А1а)тах не должна зависеть от методики измерения деформационной намагниченности.
1000 1500 Н.Мл
б
Рисунок 1 - Полевая зависимость деформационной намагниченности аморфного сплава 30КСР (подбор адекватной модели для описания зависимости)
Следовательно, именно максимальную величину деформационной намагниченности можно использовать в качестве функциональной характеристики материала для сравнения результатов, полученных разными лабораториями.
Для наиболее правильного определения значения (А1а)тах необходимо предложить математическую модель, которая бы наиболее адекватно описывала экспериментальные данные. На рисунке 1 а, в качестве примера приведено решение, которое можно получить с использованием данных для сплава 30КСР,
~ 59 ~
используя полиномиальную модель третьей степени. Видно, что эта модель для данного сплава не может быть использована, так как неадекватно описывает экспериментальные данные. Вследствие чего было проанализировано множество других моделей и подобрана наиболее оптимальная для данного сплава, которая представлена на рисунке 1, б. В этой модели зависимость деформационной намагниченности
.j _аЧЙ
описывается функцией: — —-гтг~, где коэффициенты а и b - это положительные константы, Н -
e
напряженность поляризующего магнитного поля.
Данная модель описывает наиболее полно полученные экспериментальные данные для сплава 30 КСР. Проверка адекватности модели с использованием критерия Фишера показала, что модель адекватна. P-значение по коэффициентам a и b меньше 0,01, следовательно каждый из них значим. Относительное отклонение расчетных и экспериментальных значений для данной модели составила 1,9 %.
Следует отметить, что физический смысл последней модели не вполне понятен, причем следует отметить, что данная модель не является универсальной и в этой связи для других материалов необходимо подбирать другие варианты математического описания экспериментальных результатов. Очевидно, тот факт, что процессы намагничивания являются необратимыми и не могут быть описаны единой аналитической моделью, приводят к необходимости побора модели изменения деформационной намагниченности для каждого сплава отдельно.
Исследование другого аморфного сплава АМАГ172 показало, что в отличие от сплава 30КСР, в качестве вполне адекватной модели можно использовать полином третьей степени.
На примере аморфных сплавов 30КСР и АМАГ172 показано, что применение регрессионного анализа полевых зависимостей деформационной намагниченности позволяет добиться погрешности определения максимальной деформационной намагниченности не более 2 %. Кроме того, показано, что удовлетворительное описание экспериментальных зависимостей для сплава 30КСР возможно при
а\[Й
использовании аппроксимирующей функции вида —ьн~, а для сплава АМАГ172 - функцию вида Л!а=
=ao+a\-Hl+a2-H2+ a^-H3 (здесь аi и и b - подбираемые положительные константы). По-видимому, вследствие необратимости и неоднозначности процессов намагничивания, единой функции, описывающей изменение деформационной намагниченности с изменением внешнего магнитного поля, не существует. Список использованной литературы:
1. Сысоева С. Магнитоуправляемые, MEMS и мультисенсорные датчики движения 2009 года -функциональнее, точнее, миниатюрнее предшественников // КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ -2009. - № 8. - С. 54-63.
2. Кекало И.Б., Немова О.Ю., Шуваева Е.А. Закономерности магнитных и пьезомагнитных свойств (AIc-эффекта) в аморфных сплавах с околонулевой магнитострикцией // Материаловедение. - 1999. - С. 31-36.
3. Тараничев В.Е., Немова О.Ю. Намагничивание ферромагнетика с рассеянной поперечной текстурой в магнитном и упругом полях. //ФТТ. - 1994. - Т. 36. - № 3. - С. 754 - 760.
© Шуваева Е.А., Аджас А.М., Перминова М.А., 2020
