مدلسازی اجزا محدود غیرخطی تیر ساخته‌شده از آلیاژ حافظه دار بر اساس مدل دوبعدی

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 4147-IRAST (R1)
نویسندگان
1اصفهان- خیابان امام خمینی-شهرک کوثر-کوی مروارید-روبروی پلاک 181
2استادیار دانشگاه مکانیک دانشگاه شهرکرد
3استادیار دانشکده فنی دانشگاه آزاد اسلامی واحد غرب
چکیده
در این تحقیق خمش لحظه ای سوپرالاستیک غیرخطی تیر ساخته شده از آلیاژ حافظه‌دار مورد بررسی قرار گرفته‌است. با استفاده از تئوری تیر تیموشنکو و به‌کارگیری اصل کارمجازی، معادلات حاکم بر تیر استخراج شده است. برای مدل سازی رفتار آلیاژ حافظه دار از مدل سه بعدی بوید-لاگوداس که به‌طور مناسب به دوبعد کاهش داده شده‌، استفاده شده‌است. همچنین با توسعه مدل المان محدود غیرخطی نموی، برای بدست آوردن عناصر المان محدود تیر، روش باقیمانده وزنی گالرکین به کار گرفته شده است. در این تحقیق با درنظر گرفتن شرایط تکیه گاهی و نیرویی متفاوت برای تیر حافظه دار، تاثیر آنها بر توزیع کسر حجمی مارتنزیت و توزیع تنش، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست‌آمده نشان می دهد با افزایش بار، مقدار کسر حجمی مارتنزیت و در نتیجه سطح هیسترزیس افزایش می یابد که باعث کاهش مدول الاستیسیته و استحکام ماده شده و سبب افزایش خیز در تیر حافظه دار میگردد. برای اعتبارسنجی فرمولاسیون ارائه شده، نتایج حاصله با سایر نتایج تجربی و عددی موجود، مقایسه شده که همگرایی خوبی میان نتایج مشاهده شده است.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
Nonlinear finite element modeling of shape memory alloy beam based on two-dimensional model
Authors
Rasool Zamani Alavije, Mohsen Botshekanen Dehkordi, Farinaz Forouzesh
Abstract
In this research, nonlinear superelastic bending of shape memory alloy (SMA) beam has been investigated. By Using the Timoshenko beam theory and applying the principle of virtual work, the governing equations are extracted. To model the behavior of SMA, the 3D constitutive model of Boyd-Lagoudas, which has been properly reduced to two dimensions, has been used. Also, with the development of a iterative nonlinear finite element model, for the purpose of obtaining characteristic of finite element beam, the Galerkin weighted-residual method has been used. In this study, by considering the different supporting conditions and force for the SMA beam, their effects on the distribution of martensite volume fraction (MVF) and stress distribution have been investigated. The results indicate that with increasing loading, the magnitude of MVF and consequently the level of hysteresis increases, which reduced the modulus of elasticity and the strength of the material and increases the deflection of SMA beam. To validate the proposed formulation, the results are compared with other experimental and numerical results that good agreement is found between outcomes.
Keywords
Superelastic bending, SMA beam, Nonlinear FEM, Boyd-Lagoudas model, Timoshenko beam theory