بررسي رفتار كمانشي تيرهاي كامپوزيتي هيبريد با سيم‌هاي حافظه‌دار

كارشناسي ارشد

آلياژهاي حافظه‌دار به دليل خاصيت حافظه‌داري و تبديل فاز در آن‌ها، در سازه‌هاي كامپوزيتي استفاده مي‌شوند، كه با توجه به كاربرد آن‌ها در صنايع هوافضا، مهندسي پزشكي، رباتيك، خودرو و ديگر رشته‌هاي مهندسي، شناخت خواص و مكانيزم‌هاي رفتاري آن‌ها بسيار حائز اهميت است. استفاده از الياف پيش-كشيده شده آلياژ حافظه‌دار و فعال‌سازي آن‌ها درون كامپوزيت، باعث ايجاد تنش القايي در كامپوزيت زمينه مي‌شود. يكي از مزاياي تنش القايي ايجاد شده توسط آلياژ حافظه‌دار، بهبود رفتار كمانشي سازه‌ي كامپوزيتي است. در اين پژوهش ابتدا تئوري‌هاي تحليلي براي بررسي پديده كمانش در تيرهاي كامپوزيتي هيبريد با آلياژ حافظه‌دار معرفي شده‌است. در فرضيات حل تحليلي تير پيش از بارگذاري به صورت كامل و بدون نقص در نظر گرفته شده‌است و معادلات غيرخطي تير بر اساس تئوري تغيير شكل برشي مرتبه بالا و با در نظر گرفتن كرنش غيرخطي فن-كارمن براي تغييرشكل‌هاي بزرگ استخراج شده‌است. تنش القايي ايجاد شده در حين فرآيند تغيير فاز مارتنزيتي در آلياژهاي حافظه‌دار مقيد شده، با استفاده از مدل يك‌بعدي برينسون محاسبه شده است. تاثير پارامترهاي مختلفي ازجمله نسبت كسر حجمي سيم به ماده زمينه، مقدار كرنش اوليه سيم حافظه‌دار، دماي فعال‌سازي سيم حافظه‌دار، شرايط مرزي تير، ترتيب لايه‌چيني و مشخصات هندسي مسئله بر رفتار كمانشي تير كامپوزيتي هيبريد با آلياژ حافظه‌دار، بررسي شده‌است. نتايج نشان مي‌دهد كه حتي با اضافه كردن كسر حجمي كوچكي از آلياژ حافظه‌دار به تير كامپوزيتي دماي بحراني كمانش مقدار قابل توجهي افزايش و خيز تير كاهش خواهد يافت. مثلا با اضافه كردن %5 آلياژ حافظه‌دار به تير كامپوزيتي با لايه‌چيني (90/90/0SMA)S و با شرايط مرزي دو سر گيردار، دماي بحراني حدود %26 افزايش مي‌يابد. علاوه بر اين، استفاده از تئوري تغيير شكل برشي مرتبه بالا بر روي لايه‌چيني پادمتقارن، به‌ويژه براي تيرهاي ضخيم، تأثير زيادي دارد و براي لايه‌چيني پادمتقارن با كسر حجمي %30 و پيش‌كرنش %1 مقدار دماي بحراني بدست آمده از تئوري تغييرشكل برشي مرتبه بالا به ميزان %21 كمتر از بار بحراني بدست آمده از تئوري تغييرشكل برشي مرتبه اول مي‌باشد. در ادامه، با استفاده از روش اجزاي محدود به بررسي اثرات فعال‌سازي سيم حافظه‌دار در كامپوزيت زمينه گرافيت/اپوكسي با لايه‌چيني (90/90/0SMA)S و با استفاده از زير روال UMAT پرداخته شده است. نتايج عددي و تحليلي همخواني خوبي را نشان مي‌دهند.

195428

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي

دكتر فتح اله طاهري بهروز