Skip to main content
SUPERVISOR
Parviz Kameli,Mahmoud Kadkhodaei
پرویز کاملی (استاد مشاور) محمود کدخدایی الیادرانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Rasoul Amrollahipour
رسول امراللهی پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Experimental Investigation on Behaviors of a Ferromagnetic Shape Memory Alloy
Magnetic shape memory properties of Ni-Mn-Ga single crystals were characterized by measurement of stress-induced martensite reorientation under constant magnetic fields. Also magnetic field-induced strain as a function of the applied magnetic field under different constant compressive stress levels was investigated. All the experiments were performed at room temperature in which the sample is in its martensite phase. Compressive stress and magnetic field were applied perpendicular to each other, and strain was measured along the compressive load axis. For the magneto-mechanical characterization, two new setups were designed and manufactured. The first setup consisted of two permanent magnets which were mounted in parallel with a certain distance from each other depending on the desired amount of the magnetic field. These two magnets were able to generate a uniform magnetic field of up to 5 kG at the region connecting the center of the magnets. Prior to the experiments, this setup was calibrated. For this purpose, magnetic field strength was measured for several distances. The second setup was used to generate a constant compressive stress for the case of varying magnetic fields. The specimen was gripped between a fixed end-plate and a vertically moveable push rod, both of which were made of nonmagnetic steel. Some weights were placed on the push rod to apply a constant stress to the sample. Magnetoelasticity, martensite reorientation, shape memory effect, and pseudoelasticity were observed throughout the experiments. The blocking stress and the twinning stress were found based on the MFIS under a constant compressive stress. The maximum MFIS was found to be between 5.7% and 5.9% in various experiments. This is close to 6%, which is the theoretical maximum reorientation strain for 5M Ni-Mn-Ga single crystals. By increasing the constant compressive stress, the maximum MFIS decreases while the critical field magnitude for the start of reorientation increases. In order to investigate the behaviors of the sample under incomplete loading-unloading cycles, the behaviors of the sample under partial loading-unloadings were studied. The partial loading curves do not matches the curve of the full cycle at an incomplete unloading. In other words, stress values at partial loadings are less than those at complete loadings. At last, the effect of strain rate on the stress-strain behavior is experimentally studied for Ni-Mn-Ga single crystals. For this purpose, the sample was tested under different strain rates. The results show that the strain rate has no considerable effect on stress-strain behavior of the sample. Keyword : Ferromagnetic Shape Memory Alloy (FSMA), Ni-Mn-Ga, Incompelete Loading, Pseudoelasticity, Strain Rate.
در این پروژه رفتارهای آلیاژ حافظه دار فرومغناطیسی نیکل- منگنز-گالیم به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور دو تجهیز جانبی (تجهیز اعمال میدان مغناطیسی ثابت و تجهیز اعمال تنش فشاری ثابت) طراحی و ساخته شده است. نمونه تک کریستال نیکل- منگنز-گالیم با ساختار 5M تحت بارگذاری های شبه استاتیکی قرار گرفت. یک دسته از آزمایش هایی که انجام شده است، به منظور بررسی رفتار تنش-کرنش آلیاژ در میدان های مغناطیسی ثابت است. برای این منظور در حالی که نمونه بین فک های دستگاه تست کشش قرار داده شده بود توسط تجهیزی که از دو آهنربای دائم بهره می برد، تحت میدان مغناطیسی قرار گرفت. جهت اعمال میدان مغناطیسی عمود بر جهتی است که نیروی مکانیکی اعمال شده است. در نتیجه این آزمایش ها خاصیت حافظه شکل و سوپرالاستیسیته در این آلیاژها مشاهده شد. دسته دیگری از آزمایش ها با هدف بررسی رابطه کرنش و میدان مغناطیسی در سطوح ثابتی از تنش انجام شد. برای این منظور در حالی که نمونه بین قطب های الکترومگنت قرار داشت و به آن میدان مغناطیسی اعمال می شد، توسط تجهیز اعمال تنش تحت تنش فشاری ثابت در جهت عمود بر میدان مغناطیسی قرار گرفت. در نتیجه این آزمایش ها مقادیر تنش غیردوقلویی و تنش مسدود کننده تخمین زده شد. پس از آن انواع بارگذاری های ناقص مکانیکی و چند بارگذاری ناقص مغناطیسی انجام شد. نتیجه آزمایش در اغلب بارگذاری های ناقص بر منحنی بارگذاری چرخه کامل منطبق شد. تنها در باربرداری ناقص مکانیکی و باربرداری ناقص مغناطیسی، منحنی بارگذاری با منحنی بارگذاری چرخه کامل اختلاف دارد. در نهایت به منظور بررسی تأثیر نرخ کرنش در رفتار تنش-کرنش، آزمایش هایی در نرخ های کرنش مختلف انجام شد. نتایج این آزمایش ها نشان می دهد نرخ کرنش تأثیر محسوسی در رفتار تنش-کرنش این آلیاژها ندارد. واژگان کلیدی: 1- آلیاژ حافظه دار فرومغناطیسی 2- نیکل- منگنز-گالیم 3- بارگذاری ناقص 4- خاصیت سوپرالاستیک 5- نرخ کرنش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی