مواد هوشمند افق تازه ای از علم را در برابر بشر گشوده اند و توجه به آن ها رویاهای دیرینه ای از بشر را تحقق خواهد بخشید. آلیاژهای حافظه دار جزء جدیدترین دسته از مواد هوشمند به شمار می روند. مهمترین ویژگی این آلیاژها آن است که چنانچه تا دمای خاصی حرارت ببینند می توانند کرنش های ماندگار ایجاد شده در اثر بارگذاری را آزاد کرده و شکل اولیه خود را باز یابند. توانایی تغییرشکل این آلیاژها بوسیله گرم و سردشدن بدون حضور نیرو و همچنین کاربرد روزافزون این مواد در صنایع مختلف باعث شده تا پژوهشگران و صنعتگران جهت شناخت کافی و دقیق از این مواد دست به مدل سازی بزنند. در گذشته با توجه به کاربرد وسیع آلیاژهای حافظه دار در حالت تک محوری و تحت بارگذاریهای محوری توجه بسیار زیادی به توسعه مدلها در بارگذاری کششی و تک محوره شده بود. اما امروزه با توجه به کاربردهای وسیع این مواد تحت بارگذاری های پیچشی و پیچیده، توسعه مدلهای سه بعدی در بارگذاریهای چندمحوره مورد توجه بسیار زیادی قرار گرفته است. جهت توسعه مدلها شناخت دقیق رفتار آلیاژهای حافظه دار تحت این بارگذاری ها و انجام تستهای مربوطه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. اکثر مدلهای ساختاری ارائه شده برای این مواد حاوی پارامترهای زیادی هستند که بعضا غیرقابل اندازه گیری و یا بدون مفهوم فیزیکی می باشند. همچنین برخی از آنها قادر به مدل سازی تمامی رژیم های رفتاری این گونه آلیاژها نیستند. هدف از این رساله ارائه مدلی سه بعدی بر پایه تئوری میکروصفحه است که به رفتار خاصی از آلیاژ محدود نبوده و دارای پارامترهایی بوده که با تستهای آزمایشگاهی ساده قابل اندازه گیری باشند. همچنین مدل پیشنهادی در فضای سازگاری ترمودینامیک برای کرنش های کوچک اصلاح گردیده است. مدل پیشنهادی علاوه بر شبیه سازی رفتار سوپرالاستیک، توانائی شبیه سازی رفتار حافظه داری را نیز دارد. توانائی در بارگذاری چرخه ای واثبات انحراف از قانون تعامد در بارگذاریهای غیرتناسبی و عدم تقارن در کشش و فشار نیز از دیگر ویژگی های این مدل می باشد. در این رساله به طور مبسوط مدل پیشنهادی در بارگذاریهای چندبعدی و غیرتناسبی مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به اطلاعات محدود و بعضا ناقص ارائه شده در کارهای آزمایشگاهی، تستهای مختلفی بر روی تیوب حافظه دار niti انجام گرفت تا به جای کالیبره کردن مدل با کارهای آزمایشگاهی قبلی با داشتن پارامترهای ماده که همگی از طریق تست قابل اندازه گیری می باشند، اعتبار و صحت مدل بررسی گردد. همچنین رفتار ناهمسانگردی این مواد نیز به صورت آزمایشگاهی مورد مطالعه و با روابط اصلاح شده میکروصفحه مورد بررسی کمی و کیفی قرار گرفته است. در انتها نیز زیربرنامه "یومت" مربوط به این فرمولاسیون در بسته نرم افزاری آباکوس برای چندین کاربرد واقعی مورد بررسی قرار گرفته است.

در این پایان نامه، به مطالعه ی تحلیلی تغییرشکل های ترموالاستیک استوانه ی توخالی ساخته شده از مواد هدفمند، تحت بارگذاری های متقارن محوری مکانیکی و گرمایی پرداخته شده است. تحلیل با فرض طول بی نهایت و برقراری وضعیت کرنش صفحه ای برای استوانه و با استفاده از تئوری تغییرشکل های بسیار کوچک در الاستیسیته ی تک بعدی انجام شده است. خواص مکانیکی و گرمایی استوانه، وابسته به دما فرض شده اند. تغییرات مدول الاستیسیته، چگالی، ضریب هدایت گرمایی و ضریب انبساط گرمایی در راستای ضخامت استوانه، با استفاده از قانون توانی، به صورت توابعی از مختصه ی شعاعی و دما فرض شده اند. توزیع دما با حل تحلیلی معادله ی هدایت گرمایی در حالت پایا و با در نظر گرفتن شرایط مرزی گرمایی به صورت دماهای معلوم در سطوح داخلی و خارجی استوانه به دست آمده است. با جای گذاری توزیع دما در معادله ی تعادل بر حسب جابه جایی شعاعی، معادله دیفرانسیل مرتبه دوم ناهمگن ناویر به صورت تحلیلی حل شده است. نتایج عددی برای نمونه ی خاصی از یک استوانه ی هدفمند فلز-سرامیک ارائه شده است. نتایج نشان می دهند که صرف نظر کردن از وابستگی دمایی خواص ترمومکانیکی ماده، بیش از %80 خطا در نتایج حل ترموالاستیک استوانه ی توخالی هدفمند به همراه دارد. براین اساس، به منظور دست یابی به حل های معتبر از رفتار ترموالاستیک استوانه ی توخالی هدفمند، باید وابستگی خواص مادی استوانه به پارامتر دما لحاظ شود.

آلیاژهای حافظه دار فرومغناطیس مواد هوشمندی هستند که تحت اعمال میدان مغناطیسی و یا بارهای فشاری کرنش بزرگی (در حدود 10%) را از خود نشان میدهند. این آلیاژها جهت استفاده در حس گرها عمل گرها بسیار مناسب می باشند. در این پایان نامه ابتدا یک مدل ساختاری موجود بر اساس مشاهدات تجربی اصلاح شده و یک دیاگرام فازی جدید ارائه شده است. سپس رفتار کوپل مگنتو-مکانیکی این آلیاژها بر اساس مدل ساختاری اصلاح شده ی مذکور با استفاده از زیربرنامه های موجود در نرم افزار تجاری آباکوس پیاده سازی شده است. به این ترتیب روشی کابرپسند با کارایی عمومی جهت شبیه سازی اجزای محدود این آلیاژها ارائه شده است.