جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای سینا محمدرجبی)
موضوع: مدل‌سازی و تنظیم میزان سفتی در فنرهای موجدار آلیاژ حافظه‌دار با سفتی منفی
ارئه دهنده: سینا محمد رجبی
استادان راهنما: دکتر محمود کدخدایی
استادان داور: دکتر صالح اکبرزاده، دکتر محمد مشایخی
چکيده:
امروزه آلیاژهای حافظه‌دار در زمینه های زیادی مورد استفاه قرار می گیرند و با پیشرفت سریع علم و تکنولوژی و شناسایی خواص منحصر به فرد این مواد، توجه زیادی به این دسته از مواد شده است. خاصیت حافظه داری و سوپرالاستیک این مواد باعث شده است که از آلیاژهای حافظه‌دار برای ساخت انواع فنرها استفاده شود. از طرف دیگر اتلاف انرژی بالا و رفتار ترمومکانیکی فنرهای آلیاژ حافظه‌دار باعث شده است که از آنها به عنوان یک جاذب انرژی و یا عملگر استفاده شود. از طرفی فنرهای موجدار به عنوان فنرهایی با توزیع یکنواخت نیرو و بازهی حرکتی بالا نسبت به دیگر فنرها یاد می شود که به دلیل بالا بودن نسبت مساحت به حجم در این فنرها زمان خنک شدن فنر پایین تر از دیگر فنرها می باشد. این ویژگی باعث می شود که کاربری این فنرها با آلیاژ حافظه‌دار راحت تر و بهتر شود. از آنجایی که امروزه از مکانیزم های سفتی منفی به منظور اتلاف بیشتر انرژی در جاذب های انرژی استفاده می شود، می توان از سفتی منفی در کنار آلیاژ حافظه‌دار به اتلاف انرژی بالایی رسید. یکی از راههای رسیدن به سفتی منفی رخ دادن فروجهش در تیرهای کمانش یافته است؛ از این رو با ترکیب مکانیزم های فروجهش در تیرهای کمانش یافته در فنرهای موجدار با آلیاژ حافظه‌دار میتوان به یک جاذب انرژی با خواص منحصر به فرد و بازدهی بسیار بالا دست یافت. در این تحقیق مدل‌سازی و تنظیم میزان سفتی در فنرهای موجدار آلیاژ حافظه‌دار با سفتی منفی انجام شده است. با بررسی فروجهش و عوامل مؤثر بر آن در تیرهای کمانش یافته و سازههای دو بعدی، مدل سازی فنر موجدار با افزایش تعداد طبقات و المانهای به کار رفته در فنر، انجام شده است. نتایج برای سه ماده با رفتار الاستیک، الاستوپلاستیک و آلیاژ حافظه‌دار بهدست آمد. با مقایسه ی این سه ماده دیده شد که در مواد الاستوپلاستیک با بروز سفتی منفی و رخ دادن فروجهش در المانهای فنر، کرنش پسماند درون جسم پدیدار میشود. این کرنشهای پسماند درون فنر باعث تکرار ناپذیر شدن فروجهش درون فنر خواهد شد، چرا که علاوه بر یکسان نشدن پاسخ ها با تکرار فروجهش، تقارن تیرهای موجود در فنر نیز از بین خواهد رفت. از این رو استفاده از موادی با رفتار الاستوپلاستیک در این فنرها گزینه ی مناسبی نمی تواند باشد. برای فنری با رفتار الاستیک دیده شد که سطح تنش و نیروها نسبت به دیگر مواد به شدت افزایش می یابد. همچنین برای بازگشت فنر به حالت اولیه به نیروی بیشتری نیاز خواهد بود، در حالی که در مسیر برگشت، فروجهش معکوس و شوک نیز به فنر وارد می شود. فنرهای موجدار حافظه دار بر خلاف مواد الاستوپلاستیک قادر به تکرار پذیری و بازگشت کامل کرنش خواهند بود. همچنین سطح تنش ها و نیروی مورد نیاز برای بازگشت به حالت پایدار اولیه، در این فنر کمتر از مواد الاستیک است و هیچگونه شوکی به فنر وارد نمی شود. در فنرهای حافظه دار با افزایش تنش دورن جسم استحاله ی مارتنزیتی رخ خواهد داد و باعث تنظیم پذیری سفتی فنر با افزایش یا کاهش سطح تنش درون جسم خواهد شد.
|
کلمات کليدی: آلیاژهای حافظه‌دار، فنرهای موجدار، سوپرالاستیک، توپولوژی، سفتی منفی، تنظیم شکل، فروجهش