بررسی اثر تمرکز تنش بر رفتار مکانیکی سیم های حافظه دار

تعاریف متعددی برای آلیاژهای حافظه دار ارائه شده است، ولی در ساده ترین تعریف می توان گفت آلیاژهای حافظه دار موادی هستند که می توانند در اثر گرما تغییر فرم های ماندگار حاصل از بارگذاری را در بازیابی نمایند. البته این ویژگی تنها یکی از خواص منحصر به فرد این مواد است که به رفتار حافظه داری معروف است. رفتار دیگر این مواد حالت شبه الاستیک است که در آن کرنش حاصل از بارگذاری در دماهای بالا با حذف بار بازیابی می شود. امروزه آلیاژهای حافظه دار کاربردهای متنوعی داشته ودر صنایع مختلفی همچون پزشکی، هوافضا و روباتیک استفاده می شوند. در این پایان نامه رفتار ترمو مکانیکی این آلیاژها در حالت شبه-الاستیک مورد بررسی قرار گرفته است. از آنجا که این آلیاژها به شکل سیم گرد کاربرد بسیاری دارند، به شبیه سازی رفتار سیمی از جنس این آلیاژها تحت کشش ساده پرداخته شده است. امکان ایجاد شکل رایج استخوان سگ در نمونه های کشش این مواد به دلیل تغییری که در رفتار این مواد ایجاد کرده و از طرفی مانع مدل سازی دقیق رفتار واقعی این مواد می شود وجود ندارد. از طرفی استاندارد کاربردی و مدونی برای تست کشش نمونه های گرد ارائه نشده است؛ لذا در ابتدا با شبیه سازی اجزای محدود کشش ساده، محدوده ی نیروی لازم در فک های دستگاه جهت جلوگیری از لغزش ارائه شد. از طرفی تمرکز تنش ناشی از فک ها می تواند تاثیر مهمی بر رفتار این مواد داشته باشد. لذا بررسی مختصری در مورد میزان و گستره نفوذ تمرکز تنش ناشی از فک ها انجام شد و بر اساس آن حداقل طولی برای نمونه تست کشش ارائه گردید. برای مدل سازی رفتار این مواد هنگام کشش، ابتدا وابستگی توزیع تنش به رفتار ماده و شرایط تست بررسی شد و توزیع تنش در طول سیم الاستیک با حل اجزای محدود بدست آمده و در مدل سازی کشش سیمی از جنس آلیاژ حافظه دار مورد استفاده قرار گرفت. در ادامه با استفاده از یک مدل ترمومکانیکی که توزیعی برای دما در طول نمونه در طی کشش ارائه می دهد و توزیع تنش حاصل از حل اجزا محدود، به بررسی رفتار این مواد پرداخته شد. در نهایت مدلی برای محاسبه توزیع تنش هنگام کشش ارائه شد و به این ترتیب استفاده از حل اجزا محدود برای محاسبه توزیع تنش به محاسبه توزیع سطح مقطع سیم قبل از شروع کشش که رفتار ماده هنوز الاستیک است، محدود گردید. به این ترتیب توزیع سطح مقطع پس از بسته شدن فک ها از حل اجزا محدود بدست آمده و در گام های بعد توزیع سطح مقطع و توزیع تنش، با کمک این مدل هنگام حل محاسبه می شوند. با در نظر گرفتن این توزیع سطح مقطع همراه با توزیع دما، رفتار این مواد در کشش مدل شد. منحنی های تنش-کرنش اسمی و کرنش اسمی-کرنش محلی بدست آمده و با نتایج تست های تجربی مقایسه شدند. در انتها توانایی مدل در پیش بینی تاثیر تغیییر خواص ماده و شریط محیطی مورد بررسی قرار گرفت.