مدلسازی ساختاری آلیاژ حافظه دار فرومغناطیس
Abstract
در میان مواد هوشمند، آلیاژهای حافظه دار به دلیل ایجاد کرنش های زیاد و رفتارهای ویژ? خود، همواره مورد توجه پژوهشگران بوده و تلاش های زیادی برای مدل کردن رفتار این مواد صورت گرفته است. شاخه ای از این مواد که به تازگی مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است، علاوه بر رفتارهای متداول آلیاژهای حافظه دار قادر به ایجاد کرنش در میدان مغاطیسی می باشد. به این مواد آلیاژهای حافظه دار فرومغناطیس می گویند. تاکنون تلاش های زیادی برای مدل کردن رفتار این مواد تحت بارگذاری هایی که ترکیبی از میدان مغناطیسی و تنش بوده، صورت گرفته است. مدل هایی که تاکنون ارائه شد به صورت ضمنی بوده که برای شبیه سازی به کمک آن ها بعضاً حل های عددی طولانی لازم می باشد. در مقایسه با مدل های ضمنی ارائه شده، مدلی صریح که قادر به پیش بینی رفتار این مواد تحت هر بارگذاری باشد، ارائه نشده است. در این پایان نامه هدف بر این است که مدلی صریح ارائه شود که قادر به پیش بینی رفتار این مواد تحت هر گونه بارگذاری بوده و به سادگی و بدون نیاز به استفاده از روش های عددی قابل استفاده باشد. به منظور دستیابی به مدل ارائه شده برای آلیاژهای حافظه دار فرومغناطیس، فرضیات و تعاریفی که در آلیاژهای حافظه دار پذیرفته شده اند و برای مدل کردن رفتار این مواد مورد استفاده قرار می گیرند، در ابتدا مورد نقد و بررسی قرار گرفته اند و شرایطی معرفی شده است که مدل های موجود در آلیاژهای حافظه دار نتایجی متضادی با واقعیت ارائه می دهند. همچنین آزمایش هایی برای بررسی فرضیات و مدل های پذیرفته شده در آلیاژهای حافظه دار صورت گرفته است و عدم سازگاری این فرضیات و این مدل ها با آزمایش نشان داده شده است. سپس مدلی صریح بر مبنای مکانیک محیط های ارائه شده قابلیت مدل کردن رفتار آلیاژهای حافظه دار را هنگامی که تغییر فاز در آنها رخ می دهد دارا می باشد. در این مدل اثر تاریخچ? بارگذاری بر روی شرایط شروع تغییر فاز در نظر گرفته شده است. بنابراین سطوح فازی به جای دیاگرام های فازی موجود معرفی شدند و به کمک نتایج آزمایش های موجود صحت مدل ارائه شده، نشان داده شده است. مدل صریحی که در این پایان نامه برای آلیاژهای حافظه دار فرومغناطیس ارائه شده است بر مبنای مکانیک محیط های پیوسته بوده و قابلیت پیش بینی رفتار این مواد را هنگامی که تحت اثر همزمان میدان مغناطیسی و تنش می باشند دارا است. به منظور بررسی صحت این مدل آزمایش هایی متناسب بر روی نمون? آلیاژ حافظه دار فرومغناطیس انجام گردیده است و همخوانی بسیار خوب آزمایش ها و پیش بینی مدل، دلیلی بر صحت مدل ارائه شده می باشد. از ویژگی های بارز این مدل علاوه بر سادگی استفاد? آن، در نظر گرفتن تاریخچ? بارگذاری بر روی شرایط شروع فرآیند کرنش غیر الاستیک می باشد. دیاگرام های فازی و سطوح فازی مناسب به گونه ای تعریف شده اند که قابلیت استفاده در تمامی حالات ممکن بارگذاری را دارا باشند. همچنین رفتار این مواد تحت بارگذاری دو محوره تنش مورد بررسی قرار گرفت و برای اولین بار مدلی مناسب که بتواند این رفتار را پیش بینی کند ارائه شده است.