پديد آورنده :
سياوشي، فرزانه
عنوان :
تحليل خستگي خمشي- چرخشي سيم‌هاي آلياژ حافظهدار با استفاده از يك مدل كوپلهي ترمومكانيكي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
دوازده، 89ص.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمود كدخدائي
استاد مشاور :
شبنم ارباب شيراني
توصيفگر ها :
آلياژهاي حافظهدار , بارگذاري خمشي-چرخشي , عمر خستگي , انرژي اتلافي , فركانس بارگذاري
استاد داور :
محسن اصفهانيان، مهدي سلماني تهراني
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/05/09
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/05/12
چكيده فارسي :
چكيده با پيشرفت تكنولوژي استفاده از آلياژهاي حافظهدار بهدليل دارا بودن ويژگيهاي منحصر به فردي كه عمدتا ناشي از استحالهي فازي تبديل آستنيت به مارتنزيت يا برعكس ميباشد در صنايع گوناگوني چون هوافضا زيستپزشكي خودروسازي و رباتيك مورد توج ه قرار گرفته است اين آلياژها در كاربردهاي مختلف تحت بارگذاريهاي خستگيزا قرار ميگيرند بارگذاري خستگيزا ميتواند بهصورت بارگذاريهاي چرخهاي كششي پيچشي خمش خالص و خمشي چرخشي يا بهصورت تركيبي اعمال گردد بارگذاري خمشي چرخشي نسبت به ساير بارگذاريهاي يكبعدي داراي ظرافتهايي است يكي از پركاربردترين موارد استفادهي اين آلياژها در بارگذاري خستگيزاي خمشي چرخشي كاربرد آنها در متههاي دندانپزشكي ميباشد شكست اين متهها در كانال دندان بدون هيچگونه نشانهاي صورت ميگيرد ازاينرو تخمين عمر خستگي آنها اهمي ت بهسزايي دارد در اين پژوهش رفتار خستگي كمچرخهي آلياژهاي حافظهدار تحت بارگذاري شبهكشسان خمشي چرخشي مورد بررسي قرار گرفته است در واقع علت بررسي خستگي كمچرخه در اين آلياژها اين است كه رخداد استحاله مسبب بروز رفتاري متمايز نسبت به ساير فلزات شده است بنابراين اين آلياژها بايد تحت شرايطي كه استحاله در آنها حضور داشته باشد مورد بررسي قرار گيرند از طرفي اين استحالهي فازي باعث ايجاد تغييرات محسوسي در دماي جسم ميشود بنابراين فركانس يا به عبارت ديگر سرعت بارگذاري در پاسخ تنش كرنش و در نتيجه عمر خستگي اين آلياژها تأثيرگذار است در پژوهش حاضر يك مدل كوپلهي ترمومكانيكي در چارچوب مكانيك محيطهاي پيوسته براي بهدست آوردن پاسخ تنش كرنش نمونههاي سيمي از جنس آلياژ حافظهدار تحت بارگذاري خمشي چرخشي و بارگذاري چرخهاي خمش خالص ارائه شده است در ادامه با استفاده از خواص آلياژ نيكل تيتانيوم بهعنوان ورودي تنش كرنش و دما در هر نقطه از مقطع نمونهي سيمي محاسبه گرديده و سپس گشتاور مورد نياز در اين بارگذاري بهدست آورده شده است پس از آن با استفاده از معياري برپايهي انرژي اتالفي در چرخهي پايدار رابطهاي براي تخمين عمر خستگي در بارگذاري خمشي چرخشي ارائه شده است نتايج حاصل از حل عددي ارائه شده در اين پژوهش با نتايج تجربي موجود در مقاالت اعتبارسنجي شده است در پايان با استفاده از مدل توسعهيافته تأثير عواملي چون سرعت بارگذاري شعاع انحنا و قطر نمونه بر روي عمر خستگي در بارگذاري خمشي چرخشي بررسي شده است نتايج نشان داد كه افزايش سرعت چرخش و افزايش قطر سيم موجب كاهش عمر خستگي نمونه گرديده و افزايش شعاع انحناي خم افزايش عمر خستگي را در پي دارد كلمات كليدي 1 آلياژهاي حافظهدار 2 بارگذاري خمشي چرخشي 3 عمر خستگي 4 انرژي اتالفي 5 فركانس بارگذاري
چكيده انگليسي :
Rotary Bending Fatigue Analysis of Shape Memory Alloy Wires Using a Coupled Thermomechanical Model Farzaneh Siavashi f siavashi@me iut ac ir Date of Submission 2019 07 02 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mahmoud Kadkhodaei Kadkhodaei@cc iut ac irAbstractWith the advancement of technology applications of shape memory alloys have been considered in variousindustries such as aerospace biomedical automotive and robotics due to their unique properties which ismainly due to phase transformation austenite to martensite transformation or vice versa These alloys aresubjected to fatigue loading in various applications Fatigue loads are applied as cyclic tensile torsional purebending rotary bending or combination of them Rotary bending is more delicate compared to other one dimensional loadings One of the most commonly applications of these alloys under rotary bending fatigue isendofiles Failure of these endofiles in the root canal occurres without any signs Therefore prediction of theirfatigue life is very important In this research the low cycle fatigue of shape memory alloys under pseudo elastic rotary bending has been investigated In fact the reason of studying the low cycle fatigue in these alloysis that the occurrence of transformation has led to a distinct behavior compared to other metals so these alloysshould be investigated under the conditions in which they are transformed On the other hand this phasetransformation causes significant changes in the temperature of the material therefore the frequency or inother words the loading rate affects the stress strain response and the fatigue life of these materials In thepresent study a fully coupled thermomechanical model in the continuum mechanics framework is presentedto obtain stress strain response of SMA wires under rotary bending and pure bending cyclic loadings Then using the properties of nickel titanium stress strain and temperature at each point of the wire cross section hasbeen determined then the required bending moment in this loading has been obtained Next a relation betweenfatigue life and stabilized dissipated energy in rotary bending is presented The results of the numerical solutionpresented in this study have been validated with experimental results presented in previous papers At the end using the developed model the effects of factors such as loading speed radius of curvature and wire diameteron fatigue life in rotary bending have been investigated The results showed that increasing the rotational speedand wire diameter would reduce the fatigue life and increase the bending radius of curvature resulting in longerfatigue life Keywords Shape memory alloys Rotary bending Fatigue life Stabilized dissipated energy Loading frequency
استاد راهنما :
محمود كدخدائي
استاد مشاور :
شبنم ارباب شيراني
استاد داور :
محسن اصفهانيان، مهدي سلماني تهراني
