Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Kadkhodaei,Saleh Akbarzadeh
محمود کدخدایی الیادرانی (استاد راهنما) صالح اکبرزاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Ashtari Esfahani
حسین اشتری اصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Proposition of a New Model for Mechanical Contact and its Application in the Contact of Shape Memory Alloys
Phase transformation may occur in shape memory alloys (SMAs) by variations in stress and temperature. The transformation changes the mechanical properties of these alloys, e.g. Young modulus. Due to the high sensitivity of these alloys to temperature, ambient temperature is so important. For instance, at a constant value of stress, the value of strain alters by variation in ambient temperature. Additionally, shape memory alloys show different behavior by variation in applied stress at a constant temperature. The strength of the alloy is also dependant on the exsiting phases in the material. Deformation and stress occur at asperity in local contact. Since shape memory alloys are practically in contact with other homogeneous and heterogeneous materials, investigation of contact in these alloys are essential. For studying contact in SMAs, a model should be developed which can consider properties of each material point since stress variation affects material properties of these alloys. Moreover, different behaviors are seen in loading and unloading cycles. To the authors’ knowledge, there is no suitable model which can model contact in shape memory alloys. Therefore, a new method was proposed in which the material properties are the function of time and position. The proposed model was verified and validated by experimental tests. The results show that the model can predict the experimental results with a reasonable accuracy. The constitutive equations are based on the relation between stress and strain, but the contact relations are based on force and displacement. Consequently, a representative strain was defined based on the elastic response of the material since the constitutive equations of shape memory alloys and contact relations are not consistent. Finally, the new method was extended for shape memory alloys and verified with experimental results. The outcomes are decent as the first study in the modeling of contact in shape memory alloys. Keywords: Shape Memory Alloys, Contact Mechanics, Asperity, GW Model, Representative Strain, Indentation Testing
آلیاژهای حافظه دار موادی هستند که با تغییر تنش و دما درون آن ها استحاله ای رخ می دهد. استحاله موجب تغییر مشخصات مکانیکی نظیر مدول الاستیک این مواد می گردد. به دلیل حساسیتی که این مواد به دما دارند، دمای محیط کاری برای آن ها اهمیت پیدا می کند. به طور مثال در تنش ثابت با تغییر دمای پیرامون این آلیاژها، رفتارهای ترمومکانیکی مانند میزان کرنش، تغییر خواهد کرد. آلیاژهای حافظه دار در دمای ثابت نیز با تغییر تنش، رفتاری متفاوت نشان می دهند. برای نمونه مدول الاستیک این مواد ثابت نبوده و تابعی از دو مدول الاستیک دو فازی است که با استحاله امکان تبدیل‌شدن آن ها به هم وجود دارد. در تماس اجسام باهم به صورت موضعی تغییر شکل و تنش در زبری های سطح رخ می دهد. ازآنجایی‌که مکان های کاربرد این آلیاژها مانند فنرها، دمپرها و مفصل های مصنوعی که از این جنس هستند در تماس با دیگر قطعات چه از جنس خود و چه از جنس متفاوت بوده، بررسی و مطالعه تماس آلیاژهای حافظه دار اهمیت پیدا می کند. برای تماس این مواد باید مدل تماسی وجود داشته باشد که بتواند هرلحظه مشخصات و ویژگی های هر نقطه تماس را تغییر دهد چون باکم و زیاد شدن تنش در نقاط تماس مشخصات این آلیاژ مانند مدول الاستیک ماده تغییر می کند و حتی در باربرداری رفتار ماده با بارگذاری متفاوت است، چنین مدل تماسی اکنون وجود ندارد. بنابراین روشی جدید برای حل مسائل تماس در مواد عادی ارائه شد که لحظه به لحظه و نقطه به نقطه مشخصات نقاط تماس را رصد کند. با انجام آزمایش هایی میزان دقت مدل ارائه‌شده سنجیده شد. نتایج حاکی از آن است که میزان خطای مدل حاضر کمتر بوده و نسبت به مدل های مشابه قبلی بسیار دقیق تر است. ازآنجایی‌که روابط موجود برای بیان رفتار آلیاژهای حافظه دار بر اساس تنش و کرنش بوده ولی در مدل های تماسی روابط ارائه‌شده از کرنش استفاده نکرده اند برای این که بتوان بین این دو زمینه ارتباطی برقرار کرد کرنش نماینده ای بر اساس رفتار الاستیک مواد تعریف شد. سپس روش جدید حل تماس برای آلیاژهای حافظه دار تعمیم داده و با انجام آزمایش های مربوطه صحت سنجی شد. نتایج حاصل از آن، به عنوان اولین پژوهش برای بررسی تماس این آلیاژها قابل قبول بود. کلمات کلیدی: آلیاژهای حافظه دار، تماس مکانیکی، زبری، کرنش نماینده، مدل GW، آزمایش فروروی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی