- کاربرد با بازیابی مقید ( استفاده از نیرو ) : به کاربردهایی اطلاق می شود که در آنها یک نیروی خارجی جلوی بازیابی کرنش در آلیاژ را می گیرد . در این حالت هیچ کرنشی بازیابی نمی شود . ولی مقدار زیادی تنش ایجاد می شود ، مثل چفت و بست ها.
- کاربردهایی با بازیابی تحت فشار ( استفاده از کار ) : هم تنش و هم کرنش حین گرم شدن بازیابی می شوند و کار مکانیکی ایجاد می شود.
در واقع نیروی محرک نیروی اعمالی برای انتقال حاصل تفاوت بین انرژی آزاد Gibbs دو فاز است و بستگی دارد به دما و تنش اعمالی.
( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
در انتقال فاز رفت نیروی محرک با افزایش کرنش الاستیک و انرژی های داخلی و مقاومت ناشی از هرگونه حرکت داخلی متعادل می شود و در انتقال فاز برگشت تنها کرنش الاستیک ذخیره شده و انرژی های داخلی در مقابل نیروهای محرک هستند.
۲-۴: کریستالوگرافی آلیاژ Nitinol
در این قسمت به بررسی فرایند تبدیل فازها از دیدگاه مولکولی می پردازیم:
۲-۴-۱ : تغییر حالت های مارتنزیتی و پدیده حافظه دار شدن
تغییر حالت متالورژیکی جامدات از دو طریقه زیر امکان پذیر است .
الف) حرکت و جابجایی اتم ها وابسته به درجه حرارت و زمان با تغییر در ترکیب شیمیایی فاز جدید نسبت به زمینه قبلی.
ب) تغییر آرایش اتمی به صورت هماهنگ وابسته به دما و بدون وابستگی به زمان و هیچگونه تغییری در ترکیب شیمیایی فاز جدید نسبت به زمینه قبلی .
تغییر حالت های مارتنزیتی به طریقه دوم مرتبط است ودارای مشخصات زیراست:
۱) تغییر مکان به صورت شبه برشی می باشد و در آن اتم ها به صورت هماهنگ و گروهی جابجا می شود.
۲) دیفوزیون اتمی در آن اتفاق نمی افتد.
رفتار حافظه دار شدن کاملاً به مشخصه اول مرتبط بوده و نظم اتم های آلیاژ نباید به هم بخورد.
۲-۴-۲:تغییر حالت تبدیل آستنیت به مارتنزیت
از لحاظ کریستالوگرافی این تغییر در سه مرحله قابل بررسی است .
۱- تغییر فرم شبکه ای
۲- برش ناهمگن
۳- دوران شبکه ای
فرایند تبدیل آستنیت به مارتنزیت در مرحله تغییر فرم شبکه ای در شکل (۲-۱۶) نشان داده شده است . در این مرحله اتم ها با جابه جایی جزئی و هماهنگ، پیشروی فصل مشترک از هر لایه اتمی را موجب می شوند.
شکل۲-۱۶: تغییر فرم شبکه ای آستنیت به مارتنزیت(از راست به چپ)
باید توجه داشت پدیده حافظه داری بدون تغییر حجم و تغییر شکل امکان پذیر بوده و برش ناهمگن توجیه کننده این مطالب می باشد.
برش ناهمگن در مارتنزیت به دو طریق امکان پذیر است:
۱)مکانیزیم لغزش یافتن صفحات اتمی
۲)مکانیزیم تشکیل دوقلویی ها
تصاویر نشان داده شده در شکل ۲-۱۷چگونگی انطباق فاز مارتنزیت بر فاز آستنیت را در هنگام جابجایی جزیی و گروهی اتمها با حفظ شبکه کریستالی نشان می دهد.
باید توجه داشت که لغزش صفحات اتمی به علت شکسته شدن باند های اتمی بعنوان مکانیزیم تغییر فرم پلاستیک دائم محسوب می شود، در صورتی که در مکانیزیم دو قلویی به علت انرژی پایین مرز دوقلویی و برخورداری از تحرک و لغزندگی نسبی تغییر فرم غیر دائم است.
شکل ۲-۱۷: انطباق مارتنزیت بر آستنیت(الف مکانیزم افزایش یافتن صفحات اتمی و ب مکانیزم تشکیل دوقلوئی)
در آلیاژهای حافظه دار ، کرنش های ناشی از تغییر حالت در اثر تشکیل یک جفت از دوقلویی های دو طرف مرز ذخیره سازی می شوند و برای برگشت پذیری از آن استفاده می شود.
توضیح اینکه مارتنزیت ایجاد شده توسط دما دوقلوئی[۲۰]و ایجاد شده توسط تنش غیر دوقلوئی[۲۱]نامیده می شود و مارتنزیت غیر دو قلو با اعمال تنش به مارتنزیت دو قلو تبدیل میشود.
پس اگر بارگذاری مکانیکی روی آلیاژ در فاز مارتنزیت دوقلویی انجام شود ، مارتنزیت از حالت دوقلویی خارج شده و تغییر شکل می دهد. به محض برداشتن بار ، مارتنزیت به همان حالت باقی می ماند. با گرم کردن آلیاژ بالا تر از دمای فاز مارتنزیت به آستنیت تغییر می یابد و اگر فقط با بارگذاری مکانیکی اعمال شود نتیجه این عمل مارتنزیت دوقلویی نشده به همراه مقدار زیادی کرنش است. حال اگر دمای آلیژ بالای باشد ؛ به محض عدم بارگذاری ، آلیاژ به شکل اول خود باز می گردد.
شکل (۲-۱۸) مرز دوقلویی را نمایش می دهد و هر یک از دوقلویی های دو طرف مرز دوقلویی یک وا ریانت را شامل می شود. در صورت وارد کردن تنش برشی به مرز دو قلویی باعث حرکت یکی از واریانت ها شده و واریانت دیگری حذف می شود.(شکل ۲-۱۸ ،B) این روند می تواند تا تبدیل تمامی واریانت به یک واریانت واحد ادامه یابد(شکل ۲-۱۸،C) .
شکل ۲-۱۸:تشکیل دوقلوئی
شکل۲-۱۰(تکرار): پروسه انتقال برگشت
۲-۴-۳: بررسی پدیده حافظه داری
بررسی پدیده حافظه داری در تک کریستال آستنیت در شکل (۲-۱۹)نمایش داده شده است:
شکل ۲-۱۹: مکانیسم پدیده حافظه داری(a تک کریستال آستنیت -b تشکیل واریانت های A,B,C,D در اثر سرد شدن نمونه زیر دمای و c رشد واریانت A در اثر حذف واریانتهای دیگر
درمرحله اول همانطور که از شکل پیداست بعد از سرد کردن کریستال در زیر دمای واریانت های A و B و C و D تشکیل می شوند. در مرحله دوم با وارد کردن تنش به کریستال ، واریانتها شروع به حرکت و حذف شدن می کنند تا واریانت واحد A تشکیل گردد. حین تشکیل واریانت واحد A کرنش هایی در جهت واریانتA ذخیره می شود. مرحله سوم مربوط به حرارت دادن کریستال نمونه برای تبدیل مارتنزیت به آستینت می باشد از آنجاییکه کرنش ها تنها در جهت واریانت A ذخیره شده اند، پس تنها مسیر برای برگشت پذیری، واریانت A می باشد و نمونه به شکل اولیه خود باز می گردد.
۲-۵:پیشینه تحقیق
تحقیقات انجام شده درباره کیفیت نقش آلیاژهای حافظه دار در مقایسه با روش های موجودبه شرح زیر می باشد:
۲-۵-۱: مقایسه رفتار لرزه ای سیستم های دارای بادبند ساخته شده از آلیاژهای حافظه دار شکلی و سیستم های دارای بادبندهای [۲۲]BRBدر اثر زلزله با آنالیز دینامیکی غیرخطی تحت اثر تاریخچه های زمانی متفاوت [۱۶]
در این تحقیق آلیاژهای حافظه دار شکلی به صورت رشته سیم هائی بر روی مهاربند فولادی نصب می شوند و مشخصات مادی و هندسی آنها از قبیل مدول الاستیسیته و سطح مقطع و طول رشته سیم ها طوری انتخاب می شوند که رفتار مورد نظر از بادبند را تحقق بخشند. سطح مقطع قسمت فولادی مهاربند طوری انتخاب می شود که تغییر شکل های غیر خطی و استهلاک انرژی تنها در قسمت میراگر اتفاق بیفتد و قسمت فولادی دچار تغییر شکل های پلاستیک نشود.
مشخصات مدل:
با فرض تقارن در پلان می توان تنها یک قاب دو بعدی از سازه را مورد تحلیل و بررسی قرار داد.ارتفاع هر طبقه ۳.۹ متر بوده و پلان سازه دارای ابعاد ۹.۱ در ۹.۱ متر می باشد. طبقات دارای سقف کامپوزیت با ارتفاع قسمت فولادی ۷.۶ و اندکی پوشش بتنی می باشد.
مشخصات مادی و هندسی تیرها و ستون ها در هر دو مدل مهار بندی BRB و SMA یکسان است. بادبندهای SMA در هر طبقه به نحوی انتخاب می شوند که سختی محوری و ظرفیت محوری یکسانی با بادبندهای BRB داشته باشند(جدول ۲-۱ و شکل ۲-۲۰)
شکل ۲-۲۰ : مدل به کار گرفته شده در تحقیق[۱۶]
جدول ۲-۱: سایر ویژگی های مدل[۱۶]
جرم هر طبقه به صورت متمرکز بر روی گره های سازه ای در چهار گوشه پلان هر طبقه در نظر گرفته شد. اتصال ستون ها به پی و اتصال تیرها به ستون به صورت مفصلی در نظر گرفته شدند.
از تغییر شکل محوری تیرها صرف نظر شده و سقف طبقات صلب در نظر گرفته شده است.
