Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Kadkhodaei,Mehdi Salmani tehrani
محمود کدخدایی الیادرانی (استاد راهنما) مهدی سلمانی تهرانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fatemeh Moloudi meybodi
فاطمه مولودی میبدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Finite Element Simulation of Grippers Effect on the Response of Shape Memory Alloy Wires In Simple Tension Test
Shape memory alloys (SMAs) are widely used in various areas such as aerospace, medicine and robotics. These applications are indebted to their two significant characteristics of shape memory effect (SME) and pseudoelasticity (PE). Shape memory effect is said to the reversible permanent strain by heating, and pseudoelasticity is the full recovery of strain during loading and unloading at high temperatures. These unusual characteristics are due to change in the crystal structure of material during transformation between the high-temperature phase, austenite, and the low-temperature phase, martensite. Since these alloys are mostly used in the form of wire, it is necessary to study their behavior in this case as well. In this thesis, the behavior of an SMA wire in simple tension test is simulated by a 3-D model with the presence of grippers. Since preparing shape memory alloys with the usual standard geometry in tension test is not possible, it is important to model these alloys in the form of wire. Moreover, due to the dependence of the material behavior on stress, considering the grippers and their stress concentration are notable in tension test of shape memory alloys. In this study, in order to achieve a reliable model, the initial models run and the results are compared with the existing results. Then, the three-dimensional UMAT of SMAs, that has been previously developed based on the Brinson model, is studied with the simple models. The finalized model is developed based on Kamrani's experiments and model, and the elastic and elasto-plastic material behaviors are first investigated. Then, the shape memory alloy model is simulated by using the UMAT, and the results are compared with the Kamrani's findings. At last, to improve the results, a new UMAT is developed similar to the elasto-plastic behavior by considering the effect of material softening during the transformation. Additionally, the new UMAT is employed in the model, and the results are compared with those reported by previous investigators Keywords: Shape memory alloys, Tension test, Simulation, Gripper
آلیاژ های حافظه دار کاربرد وسیعی در زمینه های مختلف چون هوافضا، پزشکی و روباتیک دارند. این کاربرد مدیون دو خاصیت مهم و منحصر به فرد رفتار حافظه داری و رفتار شبه الاستیک در این مواد می باشد. رفتار حافظه داری به برگشت پذیری تغییرشکل های ماندگار ماده در اثر تغییر دما و رفتار شبه الاستیک به بازیابی کامل کرنش در طی بارگذاری و باربرداری در دمای بالا اطلاق می شود. این ویژگی منحصر به فرد به تغییر در ساختار کریستالی ماده در استحاله بین فاز دما بالا،آستنیـت وفاز دما پایین، مارتنزیت مربوط می شود. به علت کاربرد وسیع آلیاژهای حافظه دار به صورت سیم تحت کشش، لازم است تا رفتار این مواد در این حالت به خوبی بررسی گردد. در این پایان نامه رفتار یک سیم آلیاژ حافظه دار در تست کشش ساده، به طور سه بعدی و با حضور فک ها شبیه سازی شده است. از آنجاییکه ساختن سیم آلیاژ حافظه دار به صورت نمونه استاندارد رایج در تست های کشش، استخوان سگ، مقدور نمی باشد، مدل نمودن این مواد به صورت سیم ساده حائز اهمیت است. همچنین به دلیل اثرپذیری رفتار آلیاژ حافظه دار از تنش، در نظر گرفتن فک ها و تمرکز تنش ایجاد شده توسط آن ها در هنگام بسته شدن روی سیم، نکته قابل توجهی در تست کشش آلیاژهای حافظه دار می باشد. در این پایان نامه ابتدا به منظور ایجاد یک مدل قابل اطمینان، مدل های اولیه ای اجرا و نتایج آن با نتایج موجود مقایسه شده است. در ادامه یومت سه بعدی آلیاژ حافظه دار که قبلاً و بر اساس مدل برینسون توسعه یافته بود، با اجرای چند مدل ساده مورد بررسی قرار گرفته است. به دنبال آن مدل نهایی از روی نمونه آزمایشگاهی مدل کامرانی شبیه سازی و ابتدا به شکل ماده الاستیک و الاستو- پلاستیک اجرا شده است. سپس مدل با استفاده از یومت مذکور و به صورت آلیاژ حافظه دار شبیه سازی شده و نتایج با نتایج موجود در مدل کامرانی مورد مقایسه قرار گرفته است. در ادامه به منظور بهبود نتایج، یومت جدیدی با تعریف رفتاری مشابه به رفتار الاستو-پلاستیک و با در نظر گرفتن خاصیت نرم شوندگی ماده در حین استحاله، توسعه یافته است. در نهایت مدل با این یومت اجرا و نتایج بدست آمده از آن با استفاده از نتایج محققان قبلی ارزیابی شده است. کلمات کلیدی: 1- آلیاژ حافظه دار 2- تست کشش 3- شبیه سازی 4- فک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی