بررسي تئوري و تجربي رفتار پاد خم ش تي ر - ستو نه اي آلياژحافظه دا ر

دكتري

آلياژهاي حافظه دار به دليل دو ويژگي منحصر به فرد پديده حافظه شكلي و سوپرالاستيسيته ، طيف وسيعي از تحقيقات و كاربردهاي نوين را به خود اختصاص داده‌اند. از جمله اين كاربردهاي نوين، استفاده در بارگذاري هاي تحت نيروهاي خمشي و كنترل رفتار كمانش و همچنين افزايش ظرفيت تحمل نيرو در پايداري سازه‌ها مي‌باشد. يكي از پركاربردترين سازه‌هايي كه تحت حوزه تنش‌هاي خمشي و فشاري قرار دارد، سازه تير- ستون مي‌باشد. به همين منظور استفاده از آلياژهاي حافظه دار در اين نوع سازه به سبب تأخير در بروز پديده كمانش، عمدتاً به دو صورت مورد توجه واقع شده است. اول آنكه الماني از قبيل سيم يا فنر در سازه مورد استفاده قرار مي‌گيرد. دومين نوع كاربرد، آن است كه خود سازه از جنس آلياژ حافظه دار باشد. در كاربرد اول، اكثراً استفاده از ويژگي حافظه شكلي آلياژ اهميت مي‌يابد كه با اعمال حرارت يا جريان الكتريكي ناپايداري به تأخير مي‌افتد. همچنين در نوع دوم كاربرد استفاده از ويژگي سوپر الاستيسيته بيشتر به دليل وجود نيروهاي بازيافتي مورد توجه قرارگرفته است و كمتر از ويژگي حافظه شكلي استفاده مي‌شود كه اين محدوديت عمدتاً به دليل نيازمند بودن ويژگي حافظه شكلي به اعمال حرارت است. اما مي‌توان آلياژ حافظه دار را تحت پديده حافظه شكلي بدون اعمال حرارت به‌گونه‌اي آماده سازي نمود كه با اعمال فشار نه تنها سازه كمانش نيابد بلكه سازه پايدارتر نيز گردد كه اين رفتار به پديده پادخمشي شناخته مي شود. لذا هدف اصلي از اين پژوهش، مدلسازي تحليلي رفتار پادخمشي تير- ستون‌هاي آلياژ حافظه‌دار مي‌باشد. در اين بررسي ستون داراي انحناي اوليه تحت نيروي محوري فشاري قرار گرفته و با اعمال نيرو رفته رفته از خيز جانبي آن كاسته مي‌شود و در نهايت سازه صاف مي‌گردد. به منظور مطالعه بازگشت خيز جانبي با افزايش هر نموي از نيروي فشاري محوري، ابتدا مدلسازي تحليلي انجام مي گيرد و سپس به منظور راستي آزمايي نتايج تحليلي مطالعات تجربي نيز صورت مي‌پذيرد. بر اساس آزمون‌هاي مشخصه يابي، ابتدا مدل يك بعدي كه قادر به توصيف رفتار نامتقارن ماده در كشش و فشار مي باشد، ارائه مي‌گردد. سپس معادلات حاكم بر رفتار خمش خالص تير-ستون آلياژ حافظه دار استخراج مي شود. بر اساس حل صورت يافته، خمش عمومي براي تير- ستون تحت بارگذاري عرضي دلخواه تعميم پيدا مي‌كند. بر اساس معادلات بدست آمده، خيز تير در حالت بارگذاري و باربرداري براساس پارامترهاي مادي و هندسي سازه تعيين مي‌گردد و همچنين روابط انحنا- ممان خمشي، نيروي محوري- خيز تير بدست آورده مي‌شود. همچنين معادلات حاكم بر رفتار پديده پادخمشي به ازاء هر نموي از بارگذاري محوري فشاري استخراج مي‌شود. با توجه به مدلسازي صورت يافته، مي‌توان خيز تير در مرحله اعمال بارگذاري عرضي را بدست آورد و همچنين انحناي باقيمانده در آن را محاسبه نمود. سپس با استفاده از تئوري پادخمشي، مقدار نيروي محوري مورد نياز در بازگشت خيز جانبي تير نيز به صورت كاملاً تحليلي تعيين مي گردد.

207398

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك

فتح اله طاهري بهروز