پایان نامه مدل سازی تیر انعطاف پذیر تحریک شده توسط سیم آلیاژ حافظه دار

فهرست:

فهرست مطالب ................................................................................................................................................................................................ت

فهرست اشکال...................................................................................................................................................................................................ح

فهرست جداول...................................................................................................................................................................................................ر

فصل اول: مقدمه............................................................................................................................................................................................1

پیش­گفتار آلیاژ حافظه دار.....................................................................................................................................................................1

ساخت آلیاژهای حافظه دار....................................................................................................................................................................4

کاربردهای آلیاژ حافظه دار....................................................................................................................................................................4

1-3-1 کاربردهای آلیاژ حافظه دار در مهندسی پزشکی...............................................................................................................5

1-3-2 کاربرد در صنایع هوا فضا: ...................................................................................................................................................13

1-3-3 کاربرد فنرهای حافظه دار در صنایع خودروسازی...........................................................................................................14

1-3-4 کاربرد در صنایعی مانند پتروشیمی ، گاز و ....................................................................................................................22

1-3-5 کاربرد آلیاژ حافظه دار در عمران و ساختمان سازی......................................................................................................22

1-3-6 دیگر کاربردها .........................................................................................................................................................................27

1-4 مروری بر کارهای انجام شده در زمینه ی آلیاژ حافظه دار..........................................................................................................28

1-5 پیش­گفتار آلیاژ حافظه دار و تیر........................................................................................................................................................29

1-6 مروری بر کارهای انجام شده در زمینه ی آلیاژ حافظه دار و تیر...............................................................................................30

فصل دوم: آلیاژحافظه­دار و مدل ساختاری آن..............................................................................................................................32

2-1-  معرفی آلیاژهای حافظه دار.............................................................................................................................................................32

2-2-  مروری بر مدل های ساختاری آلیاژهای حافظه دار...................................................................................................................38

2-2-1- مدل های ماکروسکوپیک..........................................................................................................................................38

2-2-2 مدل تاناکا........................................................................................................................................................................42

2-2-3 مدل لیانگ......................................................................................................................................................................43

2-2-4 مدل برینسون.................................................................................................................................................................45

2-2-5 مدل اصلاح شده ی برینسون......................................................................................................................................49

فصل سوم:مدل تیر.......................................................................................................................................................................55

3-1 آنالیز خطی.............................................................................................................................................................................................58

3-2 آنالیز غیرخطی.......................................................................................................................................................................................60

3-3 روش حل ادغام تیر و آلیاژحافظه­دار.................................................................................................................................................60

فصل چهارم: نتایج عددی.......................................................................................................................................................................63

4-1 تحلیل خطی تیر....................................................................................................................................................................................64

4-2 تحلیل غیرخطی تیر..............................................................................................................................................................................69

4-2-1 مقایسه­ی تحلیل خطی تیر و غیرخطی تیر.............................................................................................................72

4-3 تحلیل آلیاژ حافظه­دار...........................................................................................................................................................................73

4-3-1 نمودار تنش-کرنش در دمای 60 درجه سانتی گراد..............................................................................................75

4-3-2 نمودار تنش-کرنش در دمای 40 درجه سانتی گراد..............................................................................................76

4-3-3 نمودار تنش-کرنش در دماهای 5 و 20 درجه سانتی گراد..................................................................................77

4-3-4 نمودارهای تکمیلی........................................................................................................................................................78

4-4 ادغام معادلات تیر و آلیاژ حافظه­دار..................................................................................................................................................81

4-4-1 تحلیل خطی تیر...............................................................................................................................................................................81

4-4-2 ادغام محرک آلیاژحافظه­دار و تیر.................................................................................................................................................85

فصل پنجم: نتیجه گیری..........................................................................................................................................................................89

پیشنهاد برای ادامه کار..................................................................................................................................................................................90

مراجع.............................

منبع:

[1] Brinson, L.C., Huang, M.S., Boller, C., Brand, W., “Analysis of Controlled Beam Deflections Using SMA Wires,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures,  Vol. 8, No. 1, pp.12-25, 1997.

[2] http://www.rasekhoon.net/article/print-25516.aspx

]3 [      کدخدایی، م.، مدل­سازی ترمودینامیکی آلیاژهای حافظه­دار، اصفهان: رساله­ی دکتری، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1386

[4] Miura, F.,  Mogi, M., Ohura, Y. and Karibe, M., “The super-elastic Japanese NiTi alloy wire for use in  orthodontics part III. Studies on the Japanese NiTi alloy coil spring”, American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, pp.89-96, 1988.x Masakuni Mogix

Fujio Miura

Search for articles by this author

Affiliations

From Tokyo Medical and Dental University, Professor and Chairman, 1st Department of Orthodontics, School of Dentistry, Japan

Correspondence

Reprint requests to: Dr. Fujio Miura 1st Department of Orthodontics Tokyo Medical and Dental University 1-5-45 Yushima, Bunkyo-Ku Tokyo 113, Japan

x

Fujio Miura

Search for articles by this author

Affiliations

From Tokyo Medical and Dental University, Professor and Chairman, 1st Department of Orthodontics, School of Dentistry, Japan

Correspondence

Reprint requests to: Dr. Fujio Miura 1st Department of Orthodontics Tokyo Medical and Dental University 1-5-45 Yushima, Bunkyo-Ku Tokyo 113, Japan

[5] Kim, B., Lee, S., Park, J. and Park, J., “Design and fabrication of a locomotive mechanism for capsule-type endoscopes using shape memory alloys (SMAs)”, IEEE/ASME Trans. on  Mechatronics, Vol. 10, No 1, pp.77-86, 2005.

[6] Dong, Y.,  Boming, Z. and , Jun, L., “A changeable aerofoil actuated by shape memory alloy springs,”Materials Science and Engineering,  Vol. 485, No. 1-2, pp. 243–250 , 2008.

[7] Stoeckel, D., “Shape memory actuators for automotive applications,” Materials & Design Vol. 11, No. 6,  pp. 302-307, 1990.

]8 [      امینی، ف.، و ساریجلو، م.، ((کنترل غیر فعال در پل­ها توسط آلیاژهای هوشمند))، در سومین کنگره ملی مهندسی عمران، تبریز، 1386

]9[       صابر دل ساده، م.، مصطفی­زاده، م. و قاسمیه، م.، ((تقویت و بهینه سازی سازه­های بتنی با استفاده از آلیاژهوشمند))، در پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران، مشهد، 1389.

]10[     قاسمیه، م.، سلحشور، ح. و عابدینی، م.ج.، ((کاربرد آلیاژهای حافظه­دار شکلی در مهندسی عمران))، در اولین کنفرانس ملی مهندسی و مدیریت زیر ساخت­ها، تهران، 1388.

[11] Motahari, S.A., Ghassemieh M., and Abolmaali, S.A., “Implementation of shape memory alloy dampers for passive control of structures subjected to seismic excitations,” Journal of Constructional Steel Research, Vol. 63, pp. 1570–1579, 2007.

[12] Speicher, M., Hodgson, D. E.,  DesRoches, R. and Leon, R. T., “Shape Memory Alloy Tension/Compression Device for Seismic Retrofit of Buildings,” Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 18, No. 5-6, pp. 5-6, 2009.

[13] Santos, Filipe Pimentel Amarante dos, “Vibration control with shape memory alloys in civil engineering structures,” Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, 2011.

[14] Novoyny, M., and Klipi, J., “Shape memory alloy (SMA),” 2010. [Online] Available:www.ac.tut.fi.

[15] Mihalcz, I., “Fundamental characteristics and design method for nickel-titanium shape memory alloy,” Periodica Polytechnica Series Mechanical Engineering, Vol. 45, No. 1, pp. 75-86, 2001

[16]  Kauffman, G., “The Story of Nitinol: The Serendipitous Discovery of the Memory Metal and Its Applications,” The Chemical Educator, Vol. 2, No. 2, pp. 1-21, 1997.

[17]  Kauffman, G., Memory metal, Chem matters, 1993.

[18] Chaudhry, Z., and Rogers, C.A., “Bending and shape control of beams using SMA actuators,” J. Intell. Mater. Syst. Struct., Vol. 2, pp. 581-602, 1991.

[19] Brand, W., Boller, Chr., Huang, M.S., and Brinson, L.C., “Introducing the constitutive behavior of shape memory alloys into adaptive engineering structures,” ASME Winter Annual Meeting: Symp. on the Mechanics of Phase Transformations, and Shape Memory Alloys (Chicago, IL), 1994.

[20] Steven, G., Shuy, Dimitris, C., Lagoudas, Z., Hughes, D., and Wen, J.T., “Modeling of a flexible beam actuated by shape memory alloy wires,” Smart Mater. Struct,. Vol. 6, pp.265-277, 1997.

[21] Moallem, M., “Deflection Control of a Flexible Beam Using Shape Memory Alloy Actuators," Smart Materials and Structures,Vol. 12, No.6 , pp.1023-1027, 2003.

[22] Humbeeck, J.V., “Non-medical applications of shape memory alloys,” Materials Science and Engineering A273-275, pp. 134-148, 1999.

[23] Zakerzadeh, M.R., and Salehi, H., “Comparative Analysis of Some one-Dimensional SMA Constitutive Models for a Ni-Ti Wire for Shape Control Applications with Experimental Data,” Proceeding of 20th Int. Conf. on Adaptive Structures and Technologies, Hong Kong 2009.

]24 [محققیان، ا.، بررسی رفتار ترمومکانیکی سیم­هایی از جنس آلیاژ حافظه­دار، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1388.

[25] Dye, T. E. 1993. “An Experimental Investigation of the Behavior of Nitinol,” MSc thesis, Virginia Tech.

[26] Brinson, L.C., “One-Dimensional Constitutive Behavior of Shape Memory Alloys: Thermomechanical Derivation with Non-Constant Material Functions and Redefined Martensite Internal Variable,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 1993.

[27] Liang, C. and Rogers, C.A. 1990 “One-Dimensional Thermomechanical Constitutive  Relation  for Shape Memory Materials,” J. of Intell. Master. Syst and Struct. , Vol. 2, No. 1, pp.207-234, 1990.