FEM simulace feromagnetických vláken v cementové směsi

Abstract

Beton vyztužený ocelovými vlákny je nový kompozitní materiál, mezi jehož přednosti patří pevnost v tahu nebo odolnost vůči extrémnímu zatížení. Pevnost v požadovaném směru lze zvýšit orientací vláken do požadovaného směru, kterou je nutné provést v čerstvé směsi bezprostředně po naplnění do formy přiložením vnějšího magnetického pole Tato diplomová práce se zabývá simulací magnetického pole působícího na ocelová vlákna v prostředí Ansys Maxwell. Simulace zkoumá elektromagnetický moment působící na ocelové vlákno v závislosti na jeho geometrii. Model se skládá z jednoho nebo více vláken vložených mezi Helmholtzovy cívky. Byly sledovány závislosti momentu působícího na vlákno na úhlu natočení pro různá vlákna a na základě výsledků je uvedeno srovnání několika komerčně dostupných vláken. Dále je sledován přirozený pohyb vlákna ve vzduchu a odlišnosti mezi pohybem ve vzduchu a v betonu. Mimo jiné bylo simulováno zařízení používané pro měření magnetizačních a hysterezních křivek feromagnetických vláken.

Fiber-reinforced concrete is a new composite material whose advantages include tensile strength or resistance to extreme loadings. The strength of the reinforcement can be further improved by orienting the fibers in a magnetic field. The orientation must be done immediately after pouring the black concrete into a form. This master thesis deals with the magnetic field simulation acting on a steel fiber in the Ansys Maxwell environment. The simulation examines the electromagnetic toque affecting the steel fiber based on its geometry. The model consists of a fiber placed between Helmholtz coils. Torque curves for various fibers were monitored, and based on the results, a comparison between several commercially available fibers is presented. Furthermore, a device used for measuring the magnetization and hysteresis curves was simulated, and the results are presented in the thesis.