A beam model of porous shape memory alloy deformation

Volkov, A. E.; Evard, Margarita E.; Iaparova, Elisaveta N.

doi:10.1016/j.matpr.2017.04.042

Cited by 4 publications

(2 citation statements)

References 23 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Consider a porous specimen loaded by an average compressive stress σ with area of the cross-section S and porosity p. We replace this specimen by a cascade of slotted springs belonging to all considered types. The maximum stress s i in the horizontal beam of i-th type can be calculated within the frames of the strength of materials as it was shown in [14]:…”

Section: Modelingmentioning

confidence: 99%

Model for simulation of the mechanical behavior of a porous shape memory alloy with a non-ordered structure

2020

View full text Add to dashboard Cite

A model for simulation of the mechanical properties of porous NiTi shape memory alloy samples (SMA) with high through porosity has been proposed. Such samples are obtained from nickel and titanium powders by self-propagating hightemperature synthesis under specially selected technological conditions. The structure of the samples corresponds to a set of ligaments without a clearly defined orientation of the pore channels. In this work, a study of microphotographs of porous NiTi samples with a porosity of 60 % has been carried out. Basing on this study such a porous material has been approximated by a beam structure consisting of horizontal beams supported by vertical curved beams. A specially developed technique of finding the geometric parameters of this beam structure was used for its characterization. The object for modeling determined in this way provides the opportunity to take into account the basic structural features of the sample. The strain of the porous sample is then calculated with the use of the methods of the strength of materials by calculating the displacements of all structural elements. The constitutive relations of the SMA microstructural model have been used to describe the SMA deformation. This model proved to be an efficient tool for simulation of the functional and mechanical behavior of a solid SMA under various thermal and mechanical loadings. The deformation curves of porous NiTi under compression at different temperatures corresponding to the martensitic and to the austenitic state of the SMA have been calculated. The results of the simulation have shown good agreement with the experimental data.

show abstract

Section: Modelingmentioning

confidence: 99%

Model for simulation of the mechanical behavior of a porous shape memory alloy with a non-ordered structure

2020

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…В работах [21][22][23] предложена модель механиче-ского поведения образца из пористого СПФ, позво-ляющая, основываясь на знании о структуре конкрет-ного образца и используя микроструктурную модель для расчета фазовой деформации СПФ [24], предска-зать его поведение в условиях изотермического нагру-жения. При расчете такой сложной структуры прихо-дится прибегать к определенным упрощениям.…”

Section: Introductionunclassified

Concerning the Selection of Boundary Conditions During the Computer Modelling of Functional-Mechanical Behavior of Porous Shape Memory Alloy Samples

Volkov¹,

Evard²,

Yaparova³

2017

Vektor nauki Tol'yattin. gos. univ.

View full text Add to dashboard Cite

О ВЫБОРЕ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ ПРИ КОМПЬЮТЕРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ПОРИСТЫХ ОБРАЗЦОВИЗ СПЛАВА С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ © 2017 А.Е. Волков, доктор физико-математических наук, профессор М.Е. Евард, кандидат физико-математических наук, доцент Е.Н. Япарова, аспирант Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург (Россия) Ключевые слова: сплавы с памятью формы; моделирование; пористые материалы. Аннотация: Предложена модель для описания функционально-механического поведения образца из пористого сплава с памятью формы, структурные элементы которого аппроксимированы плоскими прорезными пружинами. Такие пружины, в свою очередь, состоят из балок. В процессе деформирования балки, ориентированные перпен-дикулярно по отношению к направлению нагружения, вносят основной вклад в макроскопическую деформацию образца.Исследовано влияние условий закрепления балки на результаты моделирования. Рассмотрены два типа гранич-ных условий: шарнирное опирание и жесткое защемление. В рамках методов сопротивления материалов для ука-занных видов опор решены задачи статики, найдены напряжения в наиболее напряженном участке и прогибы ба-лок. Для расчета неупругой деформации, возникающей в процессе мартенситного превращения в сплавах с памятью формы, использована микроструктурная модель, позволяющая описывать функциональные свойства этих материа-лов. Геометрические параметры балок выбраны на основании анализа микрофотографий пористого сплава TiNi.Выполнено моделирование поведения пористого образца из сплава с памятью формы при изотермическом сжа-тии при различных температурах, когда сплав с памятью формы находится в аустенитном и мартенситном состоя-ниях. Проведен расчет деформации образца при охлаждении и нагреве под постоянным напряжением, при этом реализуются эффекты пластичности превращения и памяти формы. Показано, что выбор граничных условий име-ет существенное значение при расчете поведения пористого сплава с памятью формы. Использование структурных элементов с жесткой заделкой приводит к меньшим напряжениям в моделируемом объекте и позволяет получить лучшее соответствие результатов расчета с экспериментальными данными.

show abstract