پديد آورنده :
جهانبازي اصل، فريده
عنوان :
بررسي تجربي و نظري رفتار فنرهاي حافظه دار سوپرالاستيك
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
شانزده،132ص.: مصور، جدول، نمودار
يادداشت :
ص. ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
محمود كدخدايي
استاد مشاور :
فتح الله كريم زاده
توصيفگر ها :
آلياژهاي حافظه دار , دماي استحاله , عمليات حرارتي , فنر شبه الاستيك
استاد داور :
مصطفي جمشيديان، عليرضا شهيدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/11/17
چكيده فارسي :
1 چكيده آلياژهاي حافظه دار دستهاي از مواد هوشمند با دو ويژگي منحصر بهفرد حافظه داري و شبه االستيك ميباشند اين آلياژها چنانچه تا دماي خاصي حرارت ببينند ميتوانند كرنشهاي ماندگار ايجاد شده در اثر بارگذاري را آزاد كرده و شكل اوليه خود را در دماهاي باال بهدست آورند اين ويژگي از آلياژها خاصيت حافظه داري ناميده ميشود همچنين جبران تغيير شكل ايجاد شده با استفاده از باربرداري در اين آلياژها خاصيت شبه االستيك ناميده ميشود بسته به اين دو ويژگي آلياژهاي حافظه دار در فرمهاي مختلفي بهعنوان عملگر مورد استفاده قرار ميگيرند كه فنرها يكي از پركاربردترين اين عملگرها ميباشند ساخت نمونههاي حافظه دار با شكل مشخصي با استفاده از آلياژهاي حافظه دار به سادگي مواد عادي نيست و نيازمند عمليات حرارتي در شرايط دمايي و زماني خاصي ميباشند چون اگر آلياژ دا راي خاصيت حافظه داري باشد پس از اعمال حرارت نمونه به حالت اوليه خود برميگردد همچنين اگر آلياژ داراي خاصيت شبه االستيك باشد پس از باربرداري نمونه مجددا به حالت اوليه خود برميگردد بنابراين براي ساخت نمونههاي حافظه دار عمليات تثبيت شكل الزم ميباشد عمليات تثبيت شكل شامل تغيير شكل نمونه اوليه به شكل مورد نظر مقيد كردن نمونه و عمليات حرارتي آن ميباشد در اين پاياننامه هدف ساخت فنر شبه االستيك با استفاده از دو نوع سيم از جنس نايتينول ميباشد كه يكي داراي خاصيت شبه االستيك و ديگري داراي خاصيت حافظه داري ميباشد براي تحقق اين هدف پس از فنرپيچي سيم به دور پيچي با گام و قطر مشخص و مقيد كردن آن با استفاده از پيچ و مهره عمليات تثبيت شكل فنر انجام شدهاست پس از آن به قصد كاهش دماهاي استحاله مخصوصا دماي پايان تشكيل آستنيت نمونه تحت عمليات حرارتي قرار گرفت براي عمليات حرارتي نمونهها از كوره لولهاي شامل گاز آرگون استفاده شدهاست دما و زمان مناسب جهت عمليات حرارتي نمونه فنر تثبيت شكل شده ميبايست بهگونهاي انتخاب شود كه دماهاي استحاله مخصوصا دماي پايان تشكيل آستنيتي به پايينتر از دماي محيط كاهش يابند از آنجايي كه عوامل بسياري بر رفتار آلياژهاي حافظه دار موثر است اين آلياژها نسبت به شرايط از جمله نحوه خنك شدن دما و زمان عمليات حرارتي و همچنين غني از نيكل بودن يا غني از تيتانيوم بودن رفتارهاي بسيار متفاوتي از خود نشان ميدهند دماهاي استحاله نمونهها با استفاده از تست DSC استخراج شدند پس از انجام تستهاي عمليات حرارتي و استخراج دماهاي استحاله فنرهاي تثبيت شكل شده مالحظه شد كه نحوه خنك كاري يا به عبارتي سرعت خنك كاري بيشترين تاثير و مدت زمان عمليات حرارتي كمترين تاثير را در تغيير دماهاي استحاله براي اين آلياژها دارند همچنين مالحظه شد كه هرچه سرعت خنك كاري نمونهها بيشتر باشد احتمال كاهش دماهاي استحاله و نيز سختي نمونهها افزايش مييابد همچنين رفتار مكانيكي فنرهاي ساخته شده با استفاده از آزمون كشش و فشار در دماهاي مختلف استخراج شدند پس از ساخت فنر شبه االستيك نيز نتايج حاصل از تستهاي ترمومكانيكي كه همان نمايش خاصيت سوپراالستيك ميباشد با نتايج حاصل از مدلهاي موجود مقايسه شدند واژههاي كليدي 0 آلياژهاي حافظه دار 2 دماي استحاله 3 عمليات حرارتي 4 فنر شبه االستيك
چكيده انگليسي :
033 Experimental and theoretical study of superelastic shape memory alloy coil springs Farideh Jahanbazi Asl farideh jahanbazi@gmail com January 9 2017 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language PersianSupervisor M Kadkhodaei Assoc Prof Kadkhodaei@cc iut ac irAbstractShape memory alloys SMAs have two particular well known effects the shape memory effect andpseudoelasticity or superelasticity These special effects originate from martensitic phase transformationbetween martensite and austenite The shape memory effect describes restoration of the original shape of adeformed material upon heating and it results from the phase transformation from martensite to austenite The pseudoelastic behavior is a material response in which the original shape restores itself upon unloadingafter a large deformation Pseudoelastic SMAs can be considerably deformed without being plasticallydistorted Employing these two features SMA s have been used in various forms of actuators In particular helical spring are the most widely used SMA actuators To fabricate SMA elements with a desirable shapefrom elementary products specific treatments called shape setting are required Shape setting isaccomplished by deforming an SMA specimen to a specified shape constraining the configuration andconducting appropriate heat treatments In this work shape memory alloy helical springs are produced byshape setting two types of wires one with shape memory effect SME and another with pseudoelastic PE at the ambient temperature To achieve this goal once the wire has been wounded and locked on a screw shape setting is performed Then to reduce the transformation temperatures especially temperature samples are heat treated Annealing is performed with the use of a tube furnace under inert atmospheric Ar Suitable duration and temperature for heat treatment of the shape set springs must be chosen so thattransformation temperatures especially temperature fall below the ambient temperature Since manyfactors affect the behavior of shape memory alloys several conditions such cooling rate the temperature andtime of heat treatment and also nickel rich or titanium rich compositions give rise to different behaviors Phase transformation temperatures of the products are measured by Differential Scanning Calorimetry DSC The method of cooling or the cooling rate has the greatest impact and time interval of the heattreatment has the less impact on the transformation temperatures Increase in cooling rate causes reduction intransformation temperatures and increase in stiffness of springs Mechanical properties of springs aredetermined by tension and compression tests at different temperatures Numerically predicted force displacement response of the fabricated pseudoelastic spring are shown to be in good agreement withexperimental results Key WordsShape Memory Alloys Transformation Temperature Heat Treatment Quasi Elastic Spring
استاد راهنما :
محمود كدخدايي
استاد مشاور :
فتح الله كريم زاده
استاد داور :
مصطفي جمشيديان، عليرضا شهيدي
