Skip to main content
SUPERVISOR
Parviz Kameli,Mahmoud Kadkhodaei
پرویز کاملی (استاد مشاور) محمود کدخدایی الیادرانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ehsan Gheibgholami
احسان غیب غلامی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
High-frequency response (about 1000 Hz) and large reversible strain of Ferromagnetic (or magnetic) Shape Memory Alloys (FSMAs) make them proper candidates for sensors and actuators. Sofar, they have been usually investigated under a simple 1D condition: An axial compressive stress together with a transverse magnetic field. To obtain field-induced variant switching, however, the compressive stress (output stress) is limited by a small blocking stress ( 10 MPa, mainly governed by the materials’ magnetic anisotropic energy). Recent experiments on biaxial compression of FSMAs show that these alloys can work at high levels of biaxial or multi-axial stresses while keeping their advantages - low intrinsic dissipation and large reversible strain. In the present work, martensite reorientation in a single crystal tetragonal five-layered modulated martensitic (5M) Ni–Mn–Ga was experimentally studied under complete and incomplete biaxial loadings. To this end, a special test rig was designed and manufactured to equip a uniaxial compression testing machine with appartus for applying a constant lateral compressive load. Also, the equipment has ability to induce a magnetic field in the third axial direction in order for 3D loading purposes. In 2D stress states, different dead loads were applied in the specimen’s lateral direction, and stress–strain responses in the axial direction were obtained at different loading conditions. Quasiplastic response was seen when no lateral stress was applied, but transition to psueduelasticity was observed by gradually increasing the constant lateral compression. Moreover, by increasing the applied lateral compressive load, higher axial stresses were shown to be required for start and finish of maretnsite reorientation. Stress–strain responses under different amounts of constant biaxial compressions were obtained for several complete and incomplete loading–unloading cycles to investigate behaviors of an FMSA when different kinds of interruptions are imposed in the course of loading or unloading. The so-called strain hardening and return point memory phenomena were observed in the alloy. Different behaviors were also seen between elastic and ineslatic interruptions. In 3D loadings, there was seen no effect while appling magnetic field or compressive stress on the sample’s third direction. Accordingly, the third axial (axial z) was introduced as a neutral direction. Keywords: Ferromagnetic Shape Memory Alloy, Ni-Mn-Ga, Martensite Reorientation, Twin Boundary Motion, Biaxial Compression, Incomplete loading, Multi-axial Loading, Strain Hardening, Return Point Memory.
پاسخ سریع (در حدود Hz 1000) و کرنش برگشت پذیر بالای (تا 10%) آلیاژهای حافظه دار فرومغناطیس، آن‌ها را به کاندیداهای مناسب برای حسگرها و عملگرها تبدیل کرده است. در عموم پژوهش هایی که تاکنون بر روی این آلیاژها انجام شده است، از کاربرد همزمان میدان مغناطیسی و تنش مکانیکی استفاده شده است؛ اما آزمایش های اخیر نشان داده است که این آلیاژها، خواص خود را تحت تنش دومحوره نیز حفظ می نمایند. در این پژوهش رفتار نمونه ی آلیاژ تک بلوره ی پنج لایه ی نیکل-منگنز-گالیوم در حین چرخش ورینت های مارتنزیتی بررسی شده است. برای این منظور رفتار تنش-کرنش نمونه تحت بارگذاری های کامل و ناقص دومحوره ارزیابی شد. همچنین رفتار ماده در شرایطی که در جهت محور سوم به آن نیروی مکانیکی و یا میدان مغناطیسی اعمال شده است، مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام آزمایش های موردنظر، تجهیز آزمایشگاهی خاصی برای مجهز کردن دستگاه آزمون فشار یک محوره ی سنتام طراحی و ساخته شد که به کمک آن می توان تنش فشاری ثابتی را در جهت عمود بر راستای اعمال فشار آن دستگاه وارد نمود. همچنین تجهیز به گونه ای طراحی شد که بتوان در جهت محور سوم به نمونه میدان مغناطیسی اعمال کرد. نیروهای ثابت مختلفی در جهت محور جانبی (محور دوم)، به نمونه اعمال و نمودار تنش-کرنش آن در راستای محوری (محور اول) رسم شد. در حالتی که مقدار بار جانبی صفر باشد، پاسخ شبه پلاستیک دیده شد؛ اما با افزایش تدریجی مقدار بار جانبی، گذار به پاسخ شبه الاستیک مشاهده شد. به علاوه با افزایش تدریجی سطح تنش جانبی، تنش های آغاز و پایان استحاله ی مارتنزیتی در راستای محوری افزایش یافت. در بارگذاری های ناقص، وقفه های متنوعی در حین بارگذاری و باربرداری ها اعمال شد و پدیده های کرنش سختی و حافظه ی نقطه بازگشت در رفتار آلیاژ مشاهده شد. همچنین مدول الاستیک وقفه های ایجادشده مورد بررسی قرار گرفت. اثر نرخ کرنش در آزمایش ها بررسی شد و بر اساس نتایج حاصل، نرخ کرنش اثری بر رفتار آلیاژ ندارد. همچنین با اعمال تنش ثابت و میدان مغناطیسی در راستای محور سوم نمونه، تغییری در رفتار آلیاژ مشاهده نشد و محور سوم به‌عنوان محور خنثی معرفی شد. کلمات کلیدی: آلیاژ حافظه دار فرومغناطیس، نیکل-منگنز-گالیوم، تنش دومحوره، بارگذاری ناقص، کرنش سختی، حافظه ی نقطه بازگشت، خاصیت شبه الاستیک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی