Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Salimi,Mahmoud Kadkhodaei
محمود سلیمی (استاد راهنما) محمود کدخدایی الیادرانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Iman Mohagheghian
ایمان محققیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385
In the last decades, smart materials especially Shape Memory Alloys (SMA’s) have attracted special attention as these materials can make an appropriate solution for the most of engineering problems. Nowadays, SMA’s are widely used in many engineering fields including: biomechanics, aerospace, civil and robotics applications. One of the most important applications of SMA’s is in the field of actuators. For predicting the SMA actuators, an appropriate model that can consider all of the SMA’s complexities is needed. Firstly, a 1-D Electro-Thermo-Mechanical model is proposed for actuator applications. This model, within the continuum mechanics framework, can predict shape memory effect, pseudoelacticity, strain rate dependency and longitudinal variation of parameters. The problems considered in the previous works for complicated thermomechanical paths are solved in this model. The proposed model is evaluated in 4 common conditions in SMA actuators. Then, the effective factors in the time response of SMA actuators are investigated. Results show that the supposed model of free convective heat transfer has a great effect in the final response and that considering the convective heat transfer coefficient as a constant number, may not be a good assumption. Comparing to equations obtained by energy balance, deriving the governing equations in the continuum mechanics framework would lead to obtain some additional expressions. Results show that neglecting these terms can lead to a wrong prediction for SMA actuators. The second part corresponds to experimental works. Because of the complexities existing in the behavior of shape memory alloys, prediction of SMA response needs several material parameters which should be obtained by accurate tests. Firstly, a proper procedure to access transformation temperatures is suggested. Secondly, a thermal chamber is designed and manufactured for performing different thermomechanical tests. This chamber can be mounted on different tensile tests machines and can be used for carrying out mechanical tests in the specified temperatures. By performing several thermomechanical tests, the necessary parameters for the proposed model are extracted for the both NiTi samples. Keywords: Shape memory alloy, Electro-Thermo-Mechanical model, SMA actuators, DSC tests, Thermal chamber, Thrermo-Mechanical tests,
ویژگی های منحصر به فرد مواد هوشمند و به خصوص آلیاژ های حافظه دار باعث شده است تا در دهه های اخیر توجه خاصی به این مواد معطوف گشته و استفاده از این مواد به عنوان راه حل مناسبی برای بسیاری از مسائل مهندسی مطرح شود. هم اکنون استفاده از این مواد به طور چشم گیری در زمینه های مختلف از جمله مهندسی پزشکی، هوا فضا، مهندسی عمران و رباتیک رو به افزایش می باشد. یکی از مهم ترین کاربردهای آلیاژهای حافظه دار استفاده از آن ها به عنوان عملگر می باشد. برای پیش بینی رفتار عملگرهای حافظه دار که عمدتاً از سیم ساخته می شوند، به ارائه ی مدلی نیاز است که بتواند پیچیدگی های موجود در رفتار این مواد را به خوبی مدل نماید. در قسمت نخست این پایان نامه مدل الکتروترمومکانیکال در یک بعد برای استفاده در عملگرهای حافظه دار پیشنهاد می گردد. این مدل که در چارچوب مکانیک محیط های پیوسته استخراج گشته قادر است علاوه بر خصوصیات حافظه داری، شبه الاستیسیته و وابستگی به نرخ کرنش، تغییرات در طول را نیز مدل نماید. ایراداتی که در مدل های قبلی برای مسیرهای ترمومکانیکی پیچیده وجود داشت، در این مدل برطرف گردیده است. این مدل برای 4 حالت متداول در عملگر های حافظه دار مورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه پارامترهای موثر بر پاسخ زمانی عملگرهای حافظه دار در حالت کلی الکتروترمومکانیکال بررسی می گردد. نتایج نشان می دهد که نحوه ی مدل کردن انتقال حرارت جا به جایی آزاد تأثیر بسزایی در نتایج نهایی دارد و ثابت درنظر گرفتن ضریب انتقال حرارت جا به جایی فرض صحیحی نمی باشد. هم چنین با نوشتن معادلات در چارچوب مکانیک محیط های پیوسته به ترم هایی برمی خوریم که در مدل هایی که با استفاده از بالانس انرژی ارائه می شوند در نظر گرفته نشده اند و در پاسخ زمانی بسیار موثر می باشد. قسمت دوم این پایان نامه به اقدامات و نتایج آزمایشگاهی اختصاص دارد. بر خلاف فلزات معمولی، به دلیل پیچیدگی های موجود در رفتار آلیاژ های حافظه دار، پیش بینی این رفتار به پارامترهای مدل زیادی نیاز دارد و تعیین این پارامترها مستلزم انجام آزمایشات زیاد و دقیق می باشد. در ابتدا به بررسی نحوه ی استخراج دماهای استحاله برای دو نمونه ی نیکل-تیتانیوم و ملاحظات لازم برای انجام این تست ها پرداخته می شود. سپس برای انجام تست های ترمومکانیکی اتاقک حرارتی ساخته شد. این اتاقک قابل نصب بر روی انواع دستگاه های تست کشش ایستاده بوده و به کمک آن می توان تست های مکانیکی را در دماهای مختلف انجام داد. با انجام تست های ترمومکانیکی پارامترهای مورد نیاز برای مدل برای هر دو نمونه ی نیکل-تیتانیوم استخراج گردید. کلمات کلیدی : آلیاژ های حافظه دار، مدل الکتروترمومکانیکال، عملگرهای حافظه دار، تست های DSC، اتاقک حرارتی، تست های ترمومکانیکال

ارتقاء امنیت وب با وف بومی