ปรากฏการณ์แมกนีโตสตริกทีฟผกผันปรากฏการณ์แมกนีโตอิลาสติกหรือปรากฏการณ์วิลลารีซึ่งตั้งชื่อตามผู้ค้นพบเอมิลิโอ วิลลารีคือการเปลี่ยนแปลงของค่าความไวต่อสนามแม่เหล็กของวัสดุเมื่อได้รับแรงทางกล

ปรากฏการณ์แมกนีโตสตริกชัน เป็นลักษณะเฉพาะของการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของ วัสดุ เฟอร์โรแมกเนติกในระหว่างการทำให้เป็นแม่เหล็ก ในขณะที่ปรากฏการณ์แมกนีโตสตริกชันผกผันเป็นลักษณะเฉพาะของการเปลี่ยนแปลงการทำให้เป็นแม่เหล็ก ของตัวอย่าง (สำหรับความแรงของสนามแม่เหล็กที่กำหนด) เมื่อมีการใช้แรงทางกลกับตัวอย่าง^{[ 1 ]}${\displaystyle \lambda }$${\displaystyle M}$${\displaystyle H}$${\displaystyle \sigma }$

ภายใต้แรงเค้นเชิงกลแบบแกนเดียว ที่กำหนด ความหนาแน่นของฟลักซ์สำหรับความแรงสนามแม่เหล็กที่กำหนดอาจเพิ่มขึ้นหรือลดลง วิธีที่วัสดุตอบสนองต่อแรงเค้นขึ้นอยู่กับค่าแมกนีโตสตริกชันอิ่มตัวของวัสดุนั้นสำหรับการวิเคราะห์นี้ แรงเค้นอัดถือเป็นค่าลบ ในขณะที่แรงเค้นดึงถือเป็นค่าบวก ตามหลักการของเลอชาเตลิเยร์ : ${\displaystyle \sigma }$${\displaystyle B}$${\displaystyle H}$${\displaystyle \lambda _{s}}$${\displaystyle \sigma }$

${\displaystyle \left({\frac {d\lambda }{dH}}\right)_{\sigma }=\left({\frac {dB}{d\sigma }}\right)_{H}}$

ซึ่งหมายความว่า เมื่อผลคูณเป็นบวก ความหนาแน่นของฟลักซ์จะเพิ่มขึ้นภายใต้ความเค้น ในทางกลับกัน เมื่อผลคูณเป็นลบ ความหนาแน่นของฟลักซ์จะลดลงภายใต้ความเค้น ผลกระทบนี้ได้รับการยืนยันจากการทดลองแล้ว^{[ 2 ]}${\displaystyle \sigma \lambda _{s}}$${\displaystyle B}$${\displaystyle \sigma \lambda _{s}}$${\displaystyle B}$

ในกรณีที่มีแรงเค้นเพียงแรงเดียวกระทำต่อโดเมนแม่เหล็กเพียงโดเมนเดียว ความหนาแน่นของพลังงานความเครียดแม่เหล็กสามารถแสดงได้ดังนี้: ^{[ 1 ]}${\displaystyle \sigma }$${\displaystyle E_{\sigma }}$

${\displaystyle E_{\sigma }={\frac {3}{2}}\lambda _{s}\sigma \sin ^{2}(\theta )}$

โดยที่คือการขยายตัวเนื่องจากสนามแม่เหล็กที่จุดอิ่มตัว และคือมุมระหว่างค่าสนามแม่เหล็กอิ่มตัวกับทิศทางของแรงดึง เมื่อและมีค่าเป็นบวกทั้งคู่ (เช่นเดียวกับในเหล็กภายใต้แรงดึง) พลังงานจะมีค่าต่ำสุดเมื่อ= 0 นั่นคือเมื่อแรงดึงอยู่ในแนวเดียวกับค่าสนามแม่เหล็กอิ่มตัว ดังนั้น ค่าสนามแม่เหล็กจึงเพิ่มขึ้นตามแรงดึง ${\displaystyle \lambda _{s}}$${\displaystyle \theta }$${\displaystyle \lambda _{s}}$${\displaystyle \sigma }$${\displaystyle \theta }$

อันที่จริง ปรากฏการณ์แมกนีโตสตริกชันมีความซับซ้อนมากกว่าและขึ้นอยู่กับทิศทางของแกนผลึก ในเหล็กแกน [100] เป็นทิศทางที่เกิดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กได้ง่าย ในขณะที่มีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กน้อยมากตามทิศทาง [111] (เว้นแต่การเหนี่ยวนำแม่เหล็กจะเข้าใกล้ค่าอิ่มตัว ซึ่งจะทำให้ทิศทางการวางตัวของโดเมนเปลี่ยนจาก [111] เป็น [100]) ความไม่สมมาตรทางแม่เหล็ก นี้ ทำให้ผู้เขียนต้องกำหนดค่าแมกนีโตสตริกชันตามยาวอิสระสองค่าคือ และ${\displaystyle \lambda _{100}}$${\displaystyle \lambda _{111}}$

• ใน วัสดุ ทรงลูกบาศก์ค่าแมกนีโตสทริกชันตามแกนใดๆ สามารถกำหนดได้โดยการรวมกันเชิงเส้น ที่ทราบแล้ว ของค่าคงที่ทั้งสองนี้ ตัวอย่างเช่น การยืดตัวตามแกน [110] เป็นการรวมกันเชิงเส้นของและ${\displaystyle \lambda _{100}}$${\displaystyle \lambda _{111}}$
• ภายใต้สมมติฐานของ แมกนีโตสตริกชัน แบบไอโซโทรปิก (กล่าวคือ การทำให้เป็นแม่เหล็ก ของโดเมนมีค่าเท่ากันในทุกทิศทางผลึกศาสตร์) แล้วและความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างพลังงานยืดหยุ่นและความเค้นจะถูกอนุรักษ์ไว้โดยที่ , และคือ ค่าโคไซน์ทิศทางของการทำให้เป็นแม่เหล็กของโดเมน และ, , คือค่าโคไซน์ทิศทางของพันธะไปยังทิศทางผลึกศาสตร์${\displaystyle \lambda _{100}=\lambda _{111}=\lambda }$${\displaystyle E_{\sigma }={\frac {3}{2}}\lambda \sigma (\alpha _{1}\gamma _{1}+\alpha _{2}\gamma _{2}+\alpha _{3}\gamma _{3})^{2}}$${\displaystyle \alpha _{1}}$${\displaystyle \alpha _{2}}$${\displaystyle \alpha _{3}}$${\displaystyle \gamma _{1}}$${\displaystyle \gamma _{2}}$${\displaystyle \gamma _{3}}$

วิธีการที่เหมาะสมสำหรับการทดสอบผลของแม่เหล็กยืดหยุ่นในวัสดุแม่เหล็กอย่างมีประสิทธิภาพควรเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้: ^{[ 3 ]}

• วงจรแม่เหล็กของตัวอย่างที่ทดสอบควรปิดสนิท วงจรแม่เหล็กที่เปิดอยู่จะทำให้เกิดการลดอำนาจแม่เหล็กซึ่งจะลดผลกระทบทางแม่เหล็กยืดหยุ่นและทำให้การวิเคราะห์ซับซ้อนขึ้น
• การกระจายของแรงเค้นควรสม่ำเสมอ และควรทราบค่าและทิศทางของแรงเค้น
• ควรมีความเป็นไปได้ที่จะสร้างขดลวดแม่เหล็กและขดลวดตรวจจับบนชิ้นงานทดสอบ ซึ่งจำเป็นต่อการวัด วงจร ฮิสเทรีซิสแม่เหล็กภายใต้แรงทางกล

วิธีการทดสอบต่อไปนี้ได้รับการพัฒนาขึ้น:

• แรงดึงที่ใช้กับแถบวัสดุแม่เหล็กในรูปทรงริบบิ้น^{[ 4 ]}ข้อเสีย: วงจรแม่เหล็กเปิดของตัวอย่างที่ทดสอบ
• แรงดึงหรือแรงอัดที่ใช้กับตัวอย่างรูปทรงเฟรม^{[ 5 ]}ข้อเสีย: สามารถทดสอบได้เฉพาะวัสดุที่เป็นก้อนเท่านั้น ไม่มีแรงเค้นในข้อต่อของเสาตัวอย่าง
• แรงกดอัดที่ใช้กับแกนวงแหวนในทิศทางด้านข้าง^{[ 6 ]}ข้อเสีย: การกระจายแรงกดที่ไม่สม่ำเสมอในแกน
• แรงดึงหรือแรงอัดที่ใช้กับตัวอย่างวงแหวนในแนวแกน^{[ 7 ]}ข้อเสีย: แรงจะตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก

ผลกระทบแม่เหล็กยืดหยุ่นสามารถนำมาใช้ในการพัฒนาเซ็นเซอร์วัดแรงได้ [ ^{8 ] [ 9 ] ผล}กระทบนี้ถูกนำมาใช้สำหรับเซ็นเซอร์:

• ในวิศวกรรมโยธา^{[ 4 ]}
• สำหรับการตรวจสอบเครื่องยนต์ดีเซล ขนาดใหญ่ ในหัวรถจักร^{[ 10 ]}
• สำหรับการตรวจสอบวาล์วลูกบอล^{[ 10 ]}
• สำหรับการตรวจสอบทางชีวการแพทย์^{[ 11 ]}

ผลกระทบแม่เหล็กยืดหยุ่นผกผันจะต้องได้รับการพิจารณาว่าเป็นผลข้างเคียงของการประยุกต์ใช้ความเค้นทางกลโดยบังเอิญหรือโดยเจตนาต่อแกนแม่เหล็กของส่วนประกอบเหนี่ยวนำ เช่นฟลักซ์เกตหรือสเตเตอร์ ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า/มอเตอร์ เมื่อติดตั้งด้วยการประกอบแบบสอดแทรก^{[ 12 ]}

• แมกนีโตสตริกชัน
• ความไม่สมมาตรของผลึกแม่เหล็ก