بیشتر مطالعات گذشته بر روی آلیاژهای حافظه دار شکلی، به یکی از پرکاربردترین نوع این آلیاژها با نام نیکل تیتانیوم Ni-Ti مربوط می شوند. با این حال قیمت بالا و رفتار پیچیده این آلیاژ به دلیل وابستگی بسیار زیاد به نرخ کرنش، محققین بسیاری را به سوی تولید آلیاژهای جایگزین سوق داده است. مقاله حاضر ضمن ارزیابی خواص آلیاژ نوین پایه مس Cu-Al-Mn که توسط یکی از محققین ژاپنی به نام اراکی معرفی گردیده، قابلیت مدل های رفتاری برای شبیه سازی عددی این آلیاژ را بررسی می کند. آلیاژ مورد نظر ضمن بر خورداری از خواصی نظیر سوپر الاستیسیته قابل قیاس با Ni-Ti، دارای قیمت مناسب تر و وابستگی ناچیز به نرخ کرنش می باشد. با بهره گیری از خواص این آلیاژ قابلیت سه مدل مستقل از نرخ، مدل گراسر کوزارلی، مدل فاگازا و مدل خودبازگشتی، در توصیف رفتار این آلیاژ نوپا مورد بررسی قرار گرفت. مدل گراسر کوزارلی با وجود پیچیدگی بیشترنسبت به مدل های چند خطی فاگازا و خودبازگشتی، به دلیل داشتن پارامترهای کنترل کننده، توصیف دقیق تری از رفتار آلیاژ بویژه در نقاط شروع تبدیل دو فاز از خود نشان داد. همچنین پارامترهای ثابت این مدل برای توصیف رفتار میله ای 14 میلی متری از جنس آالیاژ مذکور با انجام فرایند سعی و خطا در نرم افزار متلب ارائه گردید. نتایج شبیه سازی عددی رفتار آلیاژ Cu-Al-Mn درآزمایش کشش و شبه استاتیک توسط دو مدل فاگازا و خودبازگشتی نشان داد، این مدل ها در کنار سادگی کاربرد و عدم نیاز به پارامترهای آزمایشگاهی پیچیده، انطباق قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی داشته اند.

تحلیل روند تغییرفاز ناشی ازتغییر ساختار کریستالی آلیاژ های حافظه دارشکلی تحت بارهای مکانیکی یا حرارتی بسیار پیچیده است. با توجه به درگیری ترمومکانیکی موجود در آلیاژ های حافظه دار شکلی، در صورت سریع بودن نرخ بارگذاری، تولید/جذب حرارت طی تغییرفاز رفت/برگشت منجر به تغییرات دمایی ماده می شود که بر رفتار مکانیکی آن تاثیرگذار است. در این مقاله الگوریتمی مبتنی بر روش اجزاء محدود جهت درنظر گرفتن رفتارهای پیچیده مکانیکی، حرارتی و درگیر آلیاژ های حافظه دارشکلی ارائه شده است که هر دو رفتار منحصر به فرد این مواد یعنی سوپرالاستسیته و حافظه دار شکلی را در بر می گیرد. به منظور نشان دادن کارایی و دقت الگوریتم ارائه شده، چند مساله کلیدی شبیه سازی و مورد بحث قرار گرفته است.

مهاربندهای کمانش تاب (BRB) نوعی سیستم جدید مقاوم لرزه ای می باشند که به دلیل کارایی آن ها و همچنین عملکرد لرزه ای بهتر از مهاربندهای مرسوم، استفاده از آن ها در حال گسترش است. مهاربندهای BRB معمولاً در قاب های مهاربندی شده همگرا به کار می روند. در مهاربندهای BRB به دلیل اینکه از کمانش هسته فولادی جلوگیری می شود، سازه رفتار بسیار پایدارتری از خود نشان می دهد. در این نوع مهاربندها، عملکرد هیستریک مهاربند مشابه عملکرد هیستریک مصالح هسته است. از دیگر ویژگی های این مهاربندها این است که شکل پذیری مصالح فولادی در طول قابل توجهی از مهاربند اتفاق می افتد. مهاربندهای BRB علی رغم آن که قادر به اتلاف مقداری زیادی از انرژی می باشند، قادر به حذف کرنش های پسماند خود نیستند. به عبارت دیگر، فاقد ویژگی خودبازگشتی می باشند که این امر منجر به عدم بازگشت سازه، در صورت نبود مکانیسم بازگرداننده، به موقعیت اولیه خود پس از پایان زلزله می شود. بنابراین تغییرشکل های ماندگار زیادی در هنگام زلزله در سازه ایجاد می شود. برای فائق آمدن بر این نواقص، راه حل های نوآورانه مختلفی در ساخت مهاربندهای فولادی انجام گرفته شده است که از جمله این راه حل ها استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی (SMA) که دارای دو ویژگی بارز حافظه­دار بودن و رفتار ابرکشسان هستند و می توانند پس از باربرداری در کرنش های بزرگ به وضعیت اولیه خود باز گردند؛ است. در سال های اخیر از آلیاژهای حافظه دار شکلی بر پایه آهن که مزیت های زیادی نسبت به آلیاژهای قبلی دارند و همچنین هزینه آن ها کمتر است، در زمینه ساخت و ساز استفاده می شود. در این پژوهش به مقایسه رفتار لرزه ای سازه های دارای مهاربندهای کمانش تاب و سازه های فولادی دارای مهاربندهای آلیاژ حافظه دارشکلی بر پایه آهن و بر پایه نیکل می پردازیم. برای مدل کردن این سیستم ها از نرم افزار SeismoStruct استفاده شده است و تحلیل دینامیکی فزاینده بر روی یک سازه هفت طبقه مجهز به مهاربندهای ضربدری انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان می د هد که سازه های مهاربندی شده با آلیاژهای حافظه دار پایه آهن در مقایسه با سازه های مهاربندی شده با نیتینول جابجایی های حداکثر و جابجایی ماندگار کمتری را متحمل می شوند و عملکرد مطلوب تری را نشان می دهند. لیکن این ساز ه ها در مقایسه با سازه مهاربندی شده کمانش تاب جابجایی های حداکثر بیشتری را تجربه می کنند؛ در صورتی که هیچگونه جابجایی ماندگاری برجای نمی گذارند.

هدف اصلی این مقاله، تعیین خواص کششی کامپوزیت های انعطاف پذیر طبیعی است. برای ساخت این کامپوزیت ها، الیاف طبیعی پنبه و لاتکس بترتیب بعنوان تقویت کننده و زمینه استفاده شدند. در گام اول، نمونه های لاتکس خالص ساخته شدند و تحت بار کششی آزمایش شدند. در مرحله بعد با استفاده از الیاف پنبه، لاتکس تقویت گردید و نمونه های ساخته شده تحت بار کششی قرار گرفتند. همچنین، از آلیاژ حافظه دار نیتینول برای بهبود خواص کششی لاتکس خالص و کامپوزیت های لایه ای پنبه/لاتکس استفاده گردید. لذا، یک، دو یا سه سیم نیتینول در نمونه لاتکس خالص و کامپوزیت های پنبه/لاتکس بکار برده شدند. نتایج مطالعات تجربی نشان دادند که در حضور الیاف طبیعی پنبه، استحکام لاتکس از 0. 93 به 13. 51 مگاپاسکال افزایش پیدا کرد. بعلاوه، مشاهده شد که به ازای افزودن یک، دو و سه سیم نیتینول، استحکام کششی نهایی نمونه های لاتکس خالص بطور تقریبی بترتیب 70، 500 و 800 درصد افزایش می یابد. در حالیکه استحکام کششی نهایی کامپوزیت های لایه ای به ازای افزودن یک، دو و سه سیم نینینول بطور تقریبی بترتیب 2، 20 و 40 درصد افزایش می یابد. همچنین، مقایسه نتایج این تحقیق با مطالعات سایر محققین نشان می دهد که با کامپوزیت های پنبه/اپوکسی تقویت شده با سیم نیتینول، استحکام کششی این ماده انعطاف پذیر از چرم های طبیعی و مصنوعی بطور قابل توجهی بزرگتر است.

آلیاژهای حافظه ­دار NiTiHf برای کاربردهای صنعتی در دمای بالا بدلیل دمای استحاله بالا و پایداری حرارتی و قیمت پایین­ تر، بسیار مورد توجه می ­باشد. البته خواص حافظه ­داری آنها از آلیاژهای دوتایی NiTi کمتر می ­باشد. راه حل این مشکل افزایش استحکام آلیاژ جهت جلوگیری از وقوع تغییرشکل پلاستیکی ناشی از لغزش می ­باشد. یکی از راه های بهبود خواص حافظه ­داری انجام عملیات ترمومکانیکی می ­باشد. در این پژوهش آلیاژ Ni50Ti40Hf10 در کوره قوس تحت خلاء آلیاژسازی و ریخته گری شد. سپس آزمون کشش گرم بر روی نمونه­ ها با نرخ کرنش s-1 01/0 در دماهای 800، 900، 1000 و 1100 درجه سانتی گراد انجام شد. همچنین نمونه ­ها در دمای 1000 درجه سانتی گراد با کاهش ضخامت ­های 10، 15، 20 و 30 درصد نورد گرم شدند. جهت بررسی خواص حافظه ­داری و تعیین میزان کرنش بازیابی و نسبت بازیابی با استفاده از آزمون خمش کرنش های اعمالی 6/2 تا 6 به روی نمونه­ ها اعمال شد. نتایج آزمون کشش گرم نشان داد که دمای 1000 درجه سانتی گراد به دلیل مناسب بودن میزان شکل ­پذیری آلیاژ برای انجام نورد گرم قابل قبول می ­باشد. حداکثر کرنش بازیابی در نمونه ریختگی 7/5 با نسبت بازیابی 88 درصد بود. با اعمال 10 درصد نورد گرم، میزان کرنش بازیابی و نسبت بازیابی به 8/5 و 92 افزایش یافت و در ادامه با اعمال 20 درصد نورد این مقادیر به 9/5 و 94 افزایش یافت. تشکیل دانه­ های یکنواخت و هم محور در ریزساختار نمونه­ ها حاکی از وقوع تبلور مجدد دینامیکی می­ باشد که منجر به افزایش میزان کرنش بازیابی گردید.

شکست ترد اتصالات گیردار قاب های خمشی فولادی در زلزله های نورثریج (1994) و کوبه (1995) موجب گردید تا اتصالات صلب جدیدی معرفی که مشکلات اتصالات سنتی را مرتفع ساخته و موجب عملکرد مناسب قاب های خمشی می شوند، اما علاوه بر افزایش هزینه ساخت به دلیل تشکیل مفصل پلاستیک در تیرها و ایجاد تغییر شکل های غیرالاستیک و ماندگار در زلزله های شدید، هزینه های تعمیرات را بالا می برند. با استفاده از مواد بازگشت پذیر و هوشمندی چون آلیاژهای حافظه دار در این اتصالات می توان تغییرشکل های ماندگار و نیاز به تعمیرات را تا حدود چشمگیری کاهش داد. در این مقاله کاربرد آلیاژ حافظه دار بر پایه آهن و با بازیابی کرنش حدود 5% در اتصال صلب ورق انتهایی و با استفاده از نرم افزار ANSYS مورد بررسی قرار می گیرد. پس از صحت سنجی رفتار چرخه ای یکی از اتصالات ورق انتهایی مورد آزمایش توسط سامنر که بر اساس تئوری ورق ضخیم طرح شد ه است، کاربرد آلیاژ حافظه دار به عنوان پیچ های متصل کننده ورق انتهایی به ستون و یا ورق در محل تشکیل مفصل پلاستیک مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد در اتصال ورق انتهایی طرح شده بر اساس تئوری ورق ضخیم، استفاده از ورق های آلیاژ حافظه دار نقش موثرتری در کاهش چرخش پسماند اتصال نسبت به استفاده از پیچ های آلیاژ حافظه دار دارد. اتصال هیبریدی مجهز به ورق های نام برده، با حفظ مقاومت و شکل پذیری مناسب، جذب انرژی و کرنش پسماند کمتری نسبت به اتصال فولادی مشابه داشته و هزینه های تعمیرات را کاهش می دهد.

در این مقاله رفتار محرک حافظه دار بصورت تئوری و تجربی بررسی شده است. محرک، ازترکیب الیاف حافظه دار در ماده الاستومر ساخته شده است. قبل از جاسازی الیاف حافظه دار، به آنها یک کرنش اولیه در دمای پایین اعمال نموده و سپس در سطح خارجی تیر جاسازی شده اند، با اعمال دما به الیاف حافظه دار با توجه به اینکه در سازه تیر جاسازی شده اند و نمی توانند کرنش بازگشتی بصورت آزاد داشته باشند، تنش بازگشتی فشاری در سطح خارجی تولید خواهند نمود، این امر سبب بوجود آمدن خیز در طول تیر خواهد شد.در این مقاله ابتدا روابط تنش – کرنش– دما برای آلیاژ های حافظه دار(SMA) مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه با تخمین میزان تنش بازگشتی ناشی از افزایش دما در الیاف حافظه دار، با استفاده از روابط تئوری و حل معادلات دیفرانسیل، خیز تئوری تیر محاسبه شده است. در نهایت آزمون های تجربی محرک حافظه دار انجام می گردد. الیاف حافظه دار در تیر با اعمال ولتاژ، افزایش دما داده و باعث بوجود آمدن خیز در تیر می شود. قابلیت این محرک انعطاف پذیری بسیار سریع می باشد، و با کنترل جریان ورودی به الیاف حافظه دار می توان تغییر مکان انتهای تیر را کنترل نمود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این مطالعه به بررسی ارتعاشات اجباری ورق دایروی تو خالی با لبه های گیردار تحت نیروی هارمونیک پرداخته شده است. میدان جابجایی بر اساس تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی به دست آمده است. معادلات حرکت با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده و برای مدل سازی رفتار ماده سوپر الاستیک از مدل، بوید-لاگوداس استفاده شده است. در ادامه برای تحلیل ورق آلیاژ حافظه دار در حالتی که تغییر فاز انجام می شود، برای حل معادلات از روش تفاضلات مربعی، نیومارک و الگوریتم نگاشت برگشتی بهره گرفته شده است. همچنین به منظور صحه گذاری نتایج از مراجع موجود و نرم افزار آباکوس استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که تغییر فاز آلیاژ موجب کاهش استحکام ماده می شود و رفتار غیرخطی نرم شوندگی در آلیاژ حاصل می شود.