عنوان

ارائه مدل برای خزش ناشی از تغییر فاز در آلیاژ های حافظه دار شکلی

شماره

پ۲۹۰۷۸

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

ارائه مدل برای خزش ناشی از تغییر فاز در آلیاژ های حافظه دار شکلی

نام نخستين پديدآور

محمّد علی شمس نژاد

نام ناشر، پخش کننده و غيره

مهندسي مكانیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۲

نام خاص و کميت اثر

۱۰۹ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

طراحی کاربردی

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۲/۰۶/۱۲

متن يادداشت

مواد حافظه¬دار شکلی از جمله مواد پرکاربرد در صنایع هوافضا، پزشکی، خودروسازی، ساختمان و میکروعملگرها و میکروسویچ¬ها می¬باشند. در این مادّه نیز همانند مواد دیگر رفتار خزشی مشاهده شده است. در این مواد علاوه بر رفتار خزش کلاسیک، خزش ناشی از تغییر فاز نیز مشاهده شده است. خزش ناشی از تغییر فاز دارای دو قسمت پایا و گذرا می¬باشد و در اثر تغییر فاز و تحت بارگذاری که سیکل سوپر الاستیسیته را تکمیل نمی¬کند، رخ می¬دهد، که امکان وقوع آن در دمای محیط نیز وجود دارد. به عبارتی علّت اصلی به وجود آمدن این نوع خزش، تغییرات دما در طی یک بارگذاری نیرو ثابت، تنش ثابت و یا نرخ تنش ثابت می¬باشد. کرنش خزشی ناشی از تغییر فاز، کاملاً بازگشت پذیر نیست. در مواردی که شرایط بارگذاری از محدوده تغییر فاز خارج نشود، قطعه¬ای که از مادّه حافظه دار شکلی ساخته شده، ممکن است که کاربرد مورد نظر خود را از دست دهد و یا بعد از گذشت زمان قطعه غیر قابل استفاده شود. بنابرین هدف از انجام این پایان نامه، محاسبه کرنش خزشی ناشی از تغییر فاز برای مواد حافظه دار شکلی می¬باشد که امری اجتناب ناپذیر در طراحی قطعه¬هایی از جنس مواد حافظه¬ دار است. در این پایان نامه با استفاده از تئوری ترمو الاستیسیته، روابط محاسبه تغییر فاز و ضریب انتقال حرارت جا¬به¬جایی متغیر، روابط ساختاری برای خزش ناشی از تغییر فاز برای حالت یک بعدی بدست آمده¬اند. این معادلات با کمک نرم افزار متلب به صورت هم زمان حل و با نتایج تجربی اعتبار سنجی شده¬اند و همچنین روابط ساختاری برای حالت چند بعدی تعمیم داده شد. سپس یک رابطه ساختاری به حالت پدیداری برای کرنش ناشی از تغییر فاز به صورت نسبت دما-تنش و تابع زمان با تابع تانژانت هایپربولیک معرفی شده است. در این مدل، یک پارامتر تأخیر و یک پارامتر بار جهت محاسبه کرنش خزشی ناشی از تغییر فاز ارائه شده است و روشی جهت محاسبات بر اساس نرخ کرنش¬ها و نرخ تنش¬های متفاوت ارائه شده است. سپس برای مدل مذکور سابروتین تحت فرترن، جهت استفاده در شبیه سازی¬های نرم افزار المان محدود، تدوین شده است. این سابروتین برای حالت چند بعدی نیز قابل استفاده می¬باشد. پس از آن، شبیه سازی المان محدود با استفاده از سابروتین خزش صورت گرفته و کرنش خزش ناشی از تغییر فاز محاسبه شده است. علاوه بر خرش ناشی از تغییر فاز، خزش کلاسیک یک مادّه حافظه دار مانند نتینول با استفاده از رابطه¬ی توانی-نفوذ در نرم افزار المان محدود شبیه سازی شده و با داده¬های تجربی موجود در مقالات اعتبار سنجی صورت گرفته است. بنابرین بر اساس مدل ارائه شده در این پایان نامه، خزش کلاسیک و خزش ناشی از تغییر فاز مواد حافظه¬دار با استفاده از نرم افزار المان محدود قابل شبیه سازی می¬باشند، همچنین پاسخ خزشی ناشی از تغییر فاز را می¬توان علاوه بر روش حل معادلات ساختاری، با استفاده از روش ارائه شده محاسبه کرد و در نرم افزار¬های المان محدود برای هندسه¬های پیچیده¬تر به کاربرد.

متن يادداشت

AbstractShape memory materials are among the widely used in different industries such as aerospace, medical, automotive, construction, micro-electronics. In this material, in addition to the creep, transformation-induced creep is also observed. Transformation-induced creep includes two parts, transient and steady-state. It occurs as a result of phase change under a load that does not complete the superelasticity cycle and remains in the phase change region, which is also possible at ambient temperature. The main cause of this type of creep is temperature changes during the constant stress or constant rate of stress. The induced creep strain is not completely reversible, and in cases where the loading conditions do not go beyond the phase change range, the part may become unusable over time. Therefore, the purpose of this thesis is to calculate the phase transformation induced-creep strain in shape memory materials, which is unavoidable in the design of parts made of shape memory materials. By using thermoelasticity theory, phase change relations and variable heat convection coefficient, the constitutive equations for the transformation induced-creep are extracted. These equations are solved simultaneously using developed MATLAB code and the results are validated with experimental data. Then the extracted constitutive equations are generalized to the multi-dimensional form.Induced creep strain in these phenological equations is a function of temperature-stress ratio in the form of hyperbolic tangent. To model this relation a delay and load parameter are introduced. These parameters are strain and stress rate dependent and are obtained using experimental data. Then, based on this model a FORTRAN subroutine is developed and implemented in the finite element software ABAQUS. This is used to analysis phase transformation induced creep of multi-axial model. Finite element simulation is carried out to predict both classic and induced-creep strain for Nitinol plate with hole using the developed subroutine.

عنوان گونه گون

Developing transformation-induced creep Model for SMA (shape memory alloys)

عنصر شناسه اي

‏شمس نژاد،

ساير عناصر نام

‏محمّد علی

کد نقش

تهیه کننده

عنصر شناسه اي

‏وکیلی تهامی،

عنصر شناسه اي

نوید چاخرلو،

ساير عناصر نام

‏ فرید

ساير عناصر نام

‏ تاج بخش

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏تبریز