به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

shape memory alloys

در نشریات گروه فنی و مهندسی
  • دانیال صابری، الهام رجبی*

    نظر به پتانسیل بالای خسارت زایی زلزله های متوالی، نادیده گرفته شدن این زلزله ها در آیین نامه های لرزه ای و استقبال جامعه مهندسین از روش های نوین بهبود عملکرد لرزه ای، این مطالعه به بررسی اثر آلیاژ حافظه دار شکلی در سازه های فولادی مجهز به مهاربند کمانش تاب جهت تعیین درصد بهینه آن تحت زلزله های متوالی می باشد. لذا در این راستا قاب های ساده فولادی 4 و 7 طبقه با مهاربند قطری کمانش تاب نماینده سازه های کوتاه مرتبه و میان مرتبه براساس ضوابط آیین نامه های کشور ایران در نرم افزار ETABS طراحی و سپس در نرم افزار OpenSees پیاده سازی شدند. بعد از صحت سنجی عملکرد مدل های مورد مطالعه در محدوده خطی و غیرخطی، با لحاظ نمودن درصدهای مختلف آلیاژهای حافظه دار شکلی شامل 20، 40، 60، 80 و 100 درصد در قاب فولادی 4 طبقه و 5، 10، 15، 20 و 25 درصد در قاب فولادی 7 طبقه، تحت سناریوهای لرزه ای با و بدون توالی لرزه ای بررسی شده اند. نتایج نشان می دهد که با افزایش درصد آلیاژ حافظه دار شکلی در قاب فولادی 4 طبقه پاسخ نسبت تغییرمکان طبقات در دو حالت لرزه منفرد و متوالی افزایش یافته، اما در قاب فولادی 7 طبقه تقریبا کاهش یافته و این کاهش در طبقات بالاتر تحت لرزه منفرد بهتر احساس می شود. در نهایت درصد بهینه آلیاژ حافظه دار شکلی از میان درصدهای انتخابی در مطالعه حاضر برای قاب فولادی 4 طبقه 20 درصد و برای قاب فولادی 7 طبقه 15 درصد پیشنهاد می شود.

    کلید واژگان: مهاربند کمانش تاب، آلیاژهای حافظه دار شکلی، توالی لرزه ای، سازه های فولادی
    Danial Saberi, Elham Rajabi*

    In the seismic active areas, strong ground motions usually consist of the numerous successive shocks (Foreshock-mainshock or mainshock-aftershock), which have the significant potential to increase the structural response and cumulative damage. This phenomenon (as called seismic sequence) can affect on the behavior of structures, control the seismic performace of buildings. Multiple earthquakes which have been recorded in all parts of the world are proven that the structures located in the mentioned areas are not only experienced a single event, but also they withstand a series of shocks. Due to the high importance of consecutive earthquakes, application of buckling restrained braces (BRB) and shape memory alloy (SMA) materials as smart materials in engineering sciences in the past decades, this paper tries to evaluate the seismic performance of steel frames equipped with buckling restrained brace by determination of the optimal percentage of shape memory alloy under successive earthquakes. Because SMA has unique advantages and characteristics such as no need to replace after an earthquake, high resistance to corrosion and fatigue, the ability to absorb high energy, the ability to return to the original state by applying temperature, tolerating strain up to about 10% without leaving residual strain after an earthquake, and tolerating multiple cycles of loading and unloading, various applications can be found separately and combined in controlling the behavior of structures. It should be noted that despite the high damage potential of successive earthquakes, they are neglected in the seismic codes and design earthquake is still proposed without successive shocks. Hence, the acceptance of new methods for improving the seismic performance of structures under consecutive shocks seems necessary by the engineering community. Therefore, in this regard, 4 and 7 story steel frames with diagonal buckling restrained braces representing short and mid rise structures were designed based on Iranian codes in ETABS software and then implemented in OpenSees software. After selecting the reference model, the performance of the studied models is verified for the linear and non-linear region through comparison of periods and pushover curve of reference and implemented model. In the following, different percentages of shape memory alloys including 20, 40, 60, 80 and 100% for the 4 story steel frames and 5, 10, 15, 20 and 25% for 7 story steel structure has been considered. The studied models are analyzed with/without shape memory alloys under seismic scenarios with and without seismic sequence in Opensees software. For this purpose, critical successive shocks are selected based on effective peak acceleration (EPA) from PEER center. For compatibility aspects between the seismic analysis and seismic design, the selected records should be scaled by designing spectrum for each fundamental period of studied structure in order to have identical spectral acceleration. The results of nonlinear dynamic analysis show that with the increase in the percentage of shape memory alloy in the 4 story steel frame, the response ratio of steel frames under single and consecutive earthquakes increased, but in the 7 story steel frame, it almost decreased, and this reduction is better felt in the higher stories under the single earthquake. Finally, the optimal percentage of shape memory alloy among the selected percentages in the present study is suggested to be 20% for 4 story steel frame and 15% for 7 story steel frame.

    Keywords: Buckling Restrained Brace, Shape Memory Alloys, Seismic Sequence, Steel Structures
  • مرتضی نکوئی*، میثم محمدی، نرجس مطهری

    به دلیل گرمایش آیرودینامیکی، دمای پوسته ی هواپیما و موشک به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش می یابد که باعث کاهش عملکرد پرواز در اثر ارتعاشات اجباری می شود. آلیاژهای حافظه دار به علت ویژگی های ترمومکانیکی از جمله تولید نیرو و بازیابی کرنش های بزرگ با اعمال گرما، می توانند جهت رفع این مشکل مورد استفاده قرار گیرند. در این پژوهش، پاسخ ارتعاشات اجباری پوسته های استوانه ای کامپوزیتی تقویت شده با الیاف حافظه دار نایتینول بررسی شده است. تغییرات تنش بازیابی و مدول یانگ با دما در الیاف حافظه دار با استفاده از مدل برینسون محاسبه شده است. معادلات حرکت بر اساس نظریه کلاسیک پوسته با استفاده از روابط کرنش-جابجایی غیرخطی هندسی ون-کارمن با تقریب اول لاو به کمک اصل همیلتون استخراج شده است. برای حل معادلات از روش مربعات تفاضلی تعمیم یافته در جهت طول استفاده شده است. اثر پیش کرنش و کسر حجمی الیاف حافظه دار بر پاسخ ارتعاشات اجباری پوسته های استوانه ای کامپوزیتی تقویت شده با الیاف حافظه دار تحت تاثیر تغییرات دما برای شرایط مرزی مختلف بررسی شده است. نتایج عددی نشان می دهد، استفاده مناسب از الیاف حافظه دار دارای پیش کرنش باعث افزایش فرکانس تشدید و کاهش دامنه ارتعاشات اجباری می شود.

    کلید واژگان: ارتعاشات اجباری، پوسته های استوانه ای کامپوزیتی هیبریدی، آلیاژهای حافظه دار، مدل ساختاری برینسون، روش مربعات تفاضلی تعمیم یافته، فرکانس تشدید
    M. Nekouei, M. Mohammadi *, N. Motahari

    Due to aerodynamic heating, temperature of aircrafts and rockets skin increases significantly, leading to reduced flight performance due to forced vibration. Shape Memory Alloys (SMAs) can be used to solve this problem due to their thermo-mechanical properties such as generating force and recovering large strains when exposed to heat. In this study, response of forced vibration in composite cylindrical shells reinforced with Nitinol SMA fibers is investigated. Variation in recovery stress and Young's modulus with temperature in SMA fibers is modeled using the Brinson's constitutive model. Equations of motion are derived based on the classical shell theory using the von Kármán nonlinear geometric strain-displacement relations with the Love's first approximation, applying Hamilton's principle. The governing equations are solved using the generalized differential quadrature method in the longitudinal direction. The effect of pre-strain and volume fraction of SMA fibers on the response of forced vibration in composite cylindrical shells reinforced with SMA fibers are investigated under varying temperatures and different boundary conditions. Numerical results indicate that appropriate use of pre-strained SMA fibers leads to an increase in the resonant frequency and a reduction in the amplitude of forced vibration.

    Keywords: Forced Vibration, Hybrid Laminated Composite Cylindrical Shells, Shape Memory Alloys, Brinson Constitutive Model, Generalized Differential Quadrature Method, Resonant Frequency
  • شبنم پرویزی، حامد خضرزاده*

    در این پژوهش یک سیستم جداساز الاستومر با هسته ی سربی در ترکیب با اصطکاک معرفی شده که دارای قابلیت مرکزگرایی است. یک پوسته ی گنبدی بر روی سیستم جداساز الاستومر-سرب قرار گرفته و از اصطکاک آن پوسته با سطح زیرین سیستم نیروی اصطکاکی ایجاد می شود. به کار بردن عملکرد اصطکاک در ترکیب سیستم جداسازی الاستومری باعث افزایش ظرفیت میرایی آن شده و همچنین وجود این پوسته مانع از ضربه و برخورد ناگهانی اجزای سازه به سیستم جداسازی می شود. با توجه به رفتار فوق ارتجاعی آلیاژ حافظه شکلی، از این آلیاژ برای افزایش ظرفیت مرکزگرایی سیستم جداسازی استفاده شده است. راهبرد طراحی سیستم جداساز مرکزگرا در این پژوهش بر اساس چندین هدف که از جمله آن؛ ایجاد قابلیت مرکزگرایی، کنترل مقدار نیروی برشی و سختی جانبی سیستم در نظر گرفته شده است. عملکرد سیستم جداساز پیشنهاد شده نیز دوخطی بوده و بر اساس کرنشی که تغییر فاز آلیاژ در آن کرنش رخ می دهد، تعریف می شود .سیستم پیشنهادی به علت دارا بودن هندسه خاص و قرار گیری متقارن المان ها در سیستم نسبت هر راستای زلزله عکس العمل متناسب دارد. در این پژوهش یک نمونه آزمایشگاهی سیستم جداساز الاستومر-سرب در نظر گرفته شده و تاثیر رفتار آلیاژ حافظه شکلی و عملکرد اصطکاک بر آن بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است عملکرد سیستم جداساز ترکیبی مرکزگرا نسبت به سیستم جداساز الاستومر-سرب در ظرفیت استهلاک انرژی، مقدار نیروی برشی به ترتیب 50 و 150 درصد افزایش و در تغییرشکل پسماند تا حدود 45 درصد کاهش یافته است. در پایان عملکرد این سیستم نسبت به مولفه های حساس بررسی شده و با توجه به نتایج نشان داده شده است که عملکرد سیستم پیشنهاد شده توسط این پژوهش نسبت به مولفه ضریب ابعادی، نسبت به سیستم جداساز الاستومر-سرب حساسیت کمتری دارد.

    کلید واژگان: قابلیت مرکزگرایی، آلیاژهای حافظه شکلی، ظرفیت استهلاک، روش اجزای محدود، عکس العمل اسطکاکی قابل تنظیم
    SH. Parvizi, H. Khezrzadeh*

    Regarding the high cost of retrofitting and replacing the isolation system after an earthquake, re-centering seismic isolation systems have become one of the most popular research fields in the past decades. A new generation of seismic isolation is based on equipment with improved performance in terms of damping and re-centering capability. Since lead-rubber base isolation (LRB) is one of the most common seismic isolation systems, this paper focused on suggesting a re-centering LRB system with high damping capacity. The LRB isolation is based on an experimental study under a constant vertical load equal to 650 kN. The proposed combined system of LRB and friction yields a high damping capacity. A spherical shell is placed on the base isolation system, and the friction reaction emanates from this shell's sliding on the provided foundation. The primary purpose of this spherical shell is to increase the damping capacity of the isolation system. An adjustable friction reaction is reachable depending on the connection details of the spherical steel shell with the system's upper steel cap plate. The higher stiffness of this connection is provided greater friction force and, as a result, higher damping capacity. In short, this connection was performed as adjustable friction and can increase energy dissipation and maximum shear force, respectively, in the range of 12% to 80% and 6% to 230%. Increasing re-centering capacity is another goal of this study. It is of great interest to implement shape memory alloy (SMA) in the form of wires because of their re-centering capabilities. The axisymmetric design is implemented to reduce this hybrid system's vulnerability to earthquakes of arbitrary direction. The combined action of wires and the spherical steel shell provides the re-centering capacity of the system.The final system, which is a combination of LRB, friction mechanism, and vertical load transfer through SMA wires (MDLRB-SMA), exhibits enhanced properties such as reduced residual deformation, controllable shear reaction at each stage of the deformation, and increased damping capacity. The energy dissipation capacity of the MDLRB-SMA is shown to be increased by 50%, with a decreased residual deformation of up to 45% compared to the LRB. A set of parametric studies are also performed to investigate the influence of frequency, displacement amplitude, loading rate, the wires' configuration and properties, and the aspect ratio of the system's performance.

    Keywords: LRB, Shape Memory Alloys, Damping Capacity, Finite Element Method, Adjustable Friction Reaction, Re-centering Capability
  • ذبیح الله ذبیحی، مرتضی دردل*، علیرضا فتحی

    در کار حاضر، اثر آلیاژهای هوشمند حافظ شکل بر کمانش و پس کمانش حرارتی پانل کامپوزیتی مونوکلینیک و تک جهته مورد بررسی قرار می گیرد. فشار آیرودینامیکی وارد شده بر سیستم با استفاده از روش تیوری پیستون مدلسازی و همچنین اثر گرمایش حرارتی برای جریان های مافوق صوت از روش دمای مرجع تخمین زده می شود. رفتار پانل به صورت غیرخطی، با تغییر شکل های بزرگ و بر اساس تیوری فون کارمن مدل سازی می گردد. نتایج بدست آمده نشان می دهد آلیاژ حافظ شکل می تواند دمای بحرانی کمانش حرارتی را افزایش دهد. در این مقاله، تاثیر چینش لایه های کامپوزیتی در بالا بردن دمای کمانش حرارتی نیز مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج بدست آمده نشان می دهد به واسطه ی استفاده از آلیاژ حافظ شکل، مقدار خیز پس کمانش حرارتی تا حدود زیادی کاسته می شود و در اختلاف دماهای بالاتر، میزان کاهش خیز پانل، افزایش می یابد.

    کلید واژگان: کمانش حرارتی، پس کمانش، تئوری لایه یی کامل، تئوری گرمایش حرارتی، آلیاژ حافظ شکل، کامپوزیت
    Z. Zabihi, M. Dardel *, A.R. Fathi

    In the present work, the effect of smart shape-memory alloys on thermal buckling and post-buckling of monoclinic and unidirectional composite panels has been investigated. The aerodynamic pressure applied to the system was modeled using the piston theory method. The effect of thermal heating for ultrasonic flows was also estimated from the reference temperature method. The panel is modeled nonlinearly with large deformations based on Van Karmen's theory. The obtained results show that the shape-memory alloy was able to increase the critical temperature of thermal buckling. The effect of the arrangement of composite layers on increasing the thermal buckling temperature was also studied. The results show that the amount of thermal deflection is greatly reduced due to the use of this alloy. Also, in the higher temperature differences, the rate of reduction of the panel increases. In this work, the effects of thermal stress on buckling and thermal buckling in a rectangular composite panel with hinge-hinge boundary conditions were investigated. Also, the effect of shape retention alloy in controlling these two phenomena has been studied. The shape memory alloy wire was placed in martensitic mode to apply a compressive force to the panel to control the heating and aerodynamic forces after changing the phase to austenite. The governing equations of the system were extracted through the layer theory method to show the effects of in-plane displacements better. Investigations on the effect of different layers (symmetry effects and arrangement angle of composite sheets) were performed to investigate thermal buckling. According to the obtained results, the layer arrangement of plates (0.90 / 0.90), (-45.45), (30/60), and (0.90 / 90.0), respectively, had the greatest effect on raising the critical temperature of thermal buckling in dimensional ratios equal to or greater than one. This shows that the symmetry of the arrangements has a greater effect than the angle of the arrangements. Examining the buckling diagrams for the effect of a shape memory alloy, it can be concluded that by placing this alloy in the composite panel, in addition to raising the buckling temperature, this alloy has a greater effect on displacement control by increasing the temperature after the critical buckling temperature.

    Keywords: Shape memory alloys, Composite, supersonic flow, Thermal buckling, thermal Post-Buckling
  • H .Sabet, B. Karbakhsh Ravari

    Along with material science progress, many new high-quality and cost-effective engineering materials have been introduced in various fields. Smart materials are the new generation of materials superior to construction and commonly used materials. With their inherent intelligence, these materials can adapt to external stimuli such as loads or the environment. Smart materials refer to those materials that understand and react to their environment and surrounding conditions. The crystal structure of these materials responds to applied force (mechanical, electrical, magnetic, etc.). According to NASA's definition, smart materials remember positions and can return to them with certain stimuli. Smart materials are used in systems whose inherent properties can be changed to achieve the required performance. In this article, while introducing the application and development of memory metal smart materials, the relationship between the development of advancing technologies and the development and application of this class of material is discussed.

    Keywords: Shape memory alloys, Piezoelectric Materials, Chromic Materials
  • Vladimir Stolyarov *
    It is shown that the deformability of Ti49.2Ni50.8 and Ti50.0Ni50.0 alloys rolled with pulse electric current is considerably greater than that obtained by cold rolling. The influence of true strain and current density on features of the microstructure was investigated. It was demonstrated that severe grain refinement to size of 60-120 nm accompanies the electroplastic rolling process. At the same annealing temperature, the alloy with the initial martensitic structure has a larger grain size. These differences can probably be explained by the different recrystallization temperatures of deformed martensite and austenite. The intensity of strain hardening was compared for both alloys after electroplastic rolling (EPR). The reasons for the different behaviour in the EPR process are discussed.
    Keywords: Nanostructure, Shape Memory Alloys, Electroplastic Rolling, Deformability
  • مرتضی نکوئی، میثم محمدی*، مهدی راغبی

    وسایل پرنده سرعت بالا به‌دلیل حرارت آیرودینامیک عموما تحت تاثیر تغییرات دمایی می‌باشند که این باعث کاهش عملکرد در اثر ناپایداری می‌شود. آلیاژهای حافظه‌دار به‌دلیل تولید نیروی کششی بزرگ با افزایش دما، می‌توانند جهت تقویت چنین سازه‌هایی مورد استفاده قرار گیرند. در این پژوهش، کمانش محوری پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی تقویت شده با الیاف حافظه‌دار نایتینول مطالعه شده است. خواص الیاف حافظه‌دار با استفاده از مدل برینسون محاسبه و معادلات حاکم بر اساس تیوری کلاسیک پوسته با در نظر گرفتن غیرخطی هندسی ون کارمن و تقریب اول لاو به کمک حالت استاتیکی جابجایی مجازی استخراج شده است. برای حل معادلات از روش مربعات تفاضلی تعمیم‌یافته در جهت طولی استفاده گردیده و اثر پیش کرنش، کسر حجمی و موقعیت الیاف حافظه‌دار بر بار بحرانی کمانش پوسته‌های استوانه‌ای در شرایط مرزی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد، استفاده درصد کمی از الیاف حافظه‌دار دارای پیش کرنش، بار بحرانی کمانش را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. همچنین، استفاده از الیاف حافظه‌دار در جهت طولی و در لایه نزدیک به سطح داخلی استوانه نتیجه مطلوبی در افزایش بار بحرانی کمانش دارد.

    کلید واژگان: کمانش، پوسته های استوانه ای کامپوزیتی هیبریدی، آلیاژهای حافظه دار، مدل ساختاری برینسون، روش مربعات تفاضلی تعمیم یافته
    Morteza Nekouei, Meisam Mohammadi *, Mehdi Raghebi

    High-speed flying objects are subjected to temperature variation caused by aerodynamic heat, which reduces flight performance due to instability. Due to high tensile force generated by increasing temperature, Shape Memory Alloys (SMA) may be used to reinforce these structures. In this study, the axial buckling of composite cylindrical shells reinforced with SMA fibers made of Nitinol is studied. Properties of SMA fibers are determined using the Brinson's constitutive model. Governing equations are derived using classical shell theory with the Von-Karman type of geometrical non-linear in conjunction with Love's first approximate accompanied with the static mode of virtual displacement principle. To solve the governing equations generalized differential squares method are used in longitudinal direction. The effect of pre-strain, volume fraction and position of SMA fibers on the critical load of the cylindrical shells are investigated. Results show that shell reinforcement with small percentage of pre-strained SMA fibers significantly increases the critical load. Also, the use of SMA fibers in the longitudinal direction and in the layer close to the inner surface of the cylinder has a favorable result in increasing the critical load.

    Keywords: Hybrid laminated composite cylindrical shells, Shape memory alloys, Brinson constitutive model, Generalized differential quadrature method
  • Theoretical Analysis on the Behavior of Reinforced Industrial Shed Structures with Shape Memory Alloys
    H. Hosseinnejad, M. A. Lotfollahi -Yaghin *, Y. Hosseinzadeh A. Maleki

    Shape memory alloys (SMAs) are functional materials that feature shape memory effects and super-elasticity. These features have made SMAs more efficient materials for reinforcement and improvement of the stability of a structure. The present study aims to investigate the effect of the local post-tensioning with SMAs to improve the load-carrying capacity of tapered steel industrial sheds. For this purpose, ABAQUS software was used to predict the flexural strength and load-bearing capacity of the alloys. The effects of the diameter and the post-tension force applied to the SMA tendons were investigated. The results showed that the external post-tensioning using SMA tendons is an effective way to increase the load-carrying capacity of industrial sheds. The steel and SMA tendons caused a 36% and 60% increase, respectively in the maximum load capacity of the frame. The performance of the sheds was improved by local post-tensioning, which can reduce the weight of the structures.

    Keywords: Industrial shed, Tapered, External post-tensioning, Shape memory alloys, Load-carrying capacity
  • مائده اسعدی، مهدی قاسمیه*

    در سال های اخیر، در ساختمان های خاص به طراحی جداسازهای لرزه یی در طبقات بالاتر از پایه که جداساز طبقه نامیده می شود، بسیار توجه شده است. با وجود این، جداسازهای لرزه یی با محدودیت هایی، از قبیل: ناپایداری در تغییرشکل های بزرگ، جابه جایی پسماند و غیره پس از زلزله های شدید هستند. استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی با توجه به خواص منحصر به فردی که دارند، به عنوان راه حلی مناسب برای غلبه بر این نواقص درنظر گرفته شده اند. هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثر ترکیب آلیاژهای حافظه دار شکلی و جداسازها در سازه و تاثیر آن ها در کاهش پاسخ لرزه یی سازه بوده است. به همین منظور، سازه ی چندطبقه ی فولادی همراه با ترکیب جداساز لرزه یی طبقه و آلیاژهای حافظه دار شکلی با پایه ی آهنی و با استفاده از نرم افزار OpenSees مدل سازی و ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده نشان داده است که استفاده از آلیاژهای مذکور در جداسازهای لرزه یی طبقه باعث کاهش جابه جایی در تراز جداساز می شود و می توان آن را به عنوان سامانه یی مطلوب در مهار سازه ها در نظر گرفت.

    کلید واژگان: جداساز طبقه، آلیاژ حافظه دار شکلی، جابه جایی ماندگار، استهلاک انرژی، مقاوم سازی لرزه یی
    M. Asadi, M. Ghassemieh *

    Today, there is an increasing interest in use of seismic isolation to protect the structures against earthquakes. The most common type of seismic isolation is called base isolation, in which the isolation layer is installed under foundations to separate the structures from the ground and reduce the earthquake forces. However, the use of this type of seismic isolation faces some difficulties such as construction in congested urban areas or construction of near sea structures. Furthermore, for seismic retrofitting of existing buildings, the installation of the isolation under foundations is difficult or even impossible; so, it needs to be located on the middle floors of the buildings. The method of isolation design is called floor or middle story isolation. Despite the advantages of seismic isolations, they have some limitations such as instability in large deformations, residual displacement, and the need for replacement after severe earthquakes. The use of Shape Memory Alloys (SMA) regarding their unique properties is considered as an appropriate solution to overcome the above problems. These smart materials show high strength and strain capacity, high recentering ability, and high resistance to corrosion and to fatigue. The purpose of this study is to investigate the effect of combination of middle story isolation utilized by Natural Rubber Bearing (NRB) and iron-based shape memory alloys in steel structures and to compare the performance of such structures with and without the presence of the shape memory alloy in the middle-story isolation system. Then, a three-story steel structure has been modeled and evaluated. For this purpose, a structure with floor isolation and iron-based shape memory alloy was modeled in OpenSees computer program. The structures were then subjected to seismic loading. The results were presented in the form of story drift, floor acceleration, floor shear forces, and base shear. The outcome of this research showed that the use of these alloys in the middle-story isolation reduced the overall base shear and floor shear forces. The overall story drift, floor acceleration and displacement are reduced; with the exception at the isolation level. Thus, utilizing the natural rubber bearing isolator along with the iron-based shape memory alloy can be considered as a desirable system for the seismic protective design of buildings.

    Keywords: Floor isolation, Shape memory alloys, residual displacement, Energy dissipation, Seismic Retrofit
  • حمیدرضا نصیری، مهدی قاسمیه*

    امروزه استفاده از مصالح نوین به جهت بهبود ویژگی </span>های مثبت سازه از جمله توانایی برگشت </span>پذیری، شکل </span>پذیری، توانایی اتلاف انرژی و... در حال افزایش است. یکی از این مصالح آلیاژهای حافظه </span>دار شکلی هستند که می توانند بر روی ویژگی های سازه تاثیرات مثبت زیادی بگذارند. در این مطالعه سعی گردیده تا تاثیر آلیاژهای حافظه دار شکلی بر بهبود ویژگی های دیواربرشی با بازشو ارایه گردد. بدین منظور دیواربرشی با بازشوی متقارنی که توسط یکی از محققین در آزمایشگاه ساخته شده است، مدلسازی شده و پس از صحت سنجی نتایج مدلسازی با نتایج آزمایشگاهی، تاثیر آلیاژهای حافظه دار شکلی بر توانایی اتلاف انرژی، قابلیت برگشت پذیری و شکل پذیری سازه مورد مطالعه قرار داده شده است. نتایج حاصل از تحلیل چرخه ای و تحلیل بارافزون، حاکی از افزایش قابلیت برگشت پذیری و شکل پذیری سازه و کاهش توانایی اتلاف انرژی آن در صورت استفاده از آلیاژ حافظه دار شکلی است. میزان این تغییرات در رفتار سازه به شدت به محل استفاده از آلیاژ حافظه دار شکلی در سازه بستگی دارد. طی بررسی های انجام شده محل بهینه استفاده از این آلیاژها در سازه از نظر توانایی اتلاف انرژی،برگشت پذیری و شکل پذیری، تیرپیوند و از لحاظ کاهش هزینه های مصرف آلیاژ حافظه دار شکلی، جان دیوار است.

    کلید واژگان: آلیاژ حافظه دار شکلی، دیواربرشی بتنی، شکل پذیری، برگشت پذیری
    Hamidreza Nasiri, Mehdi Ghassemieh*

    Seismic loading in seismic prone countries is very important and the lack of enough attention can make a irreparable damages to structures and non-structural elements. Dissipating earthquake energy just by using elastic capacity of structure, will increase the dimension and weight of structural elements like column, beam, walls and the cost of building will increases. Incoming seismic energy should be dissipated in plastic process and in this process, structure must remain stable. Shearwall is using widely because of its suitable behavior against seismic loading and good ability of energy dissipation. Sometimes it is inevitable to avoid openings in shear walls due to architectural considerations. Providing enough ductility in these shear walls is a difficult job because of stress concentration around of voids. The other problem of using shear walls is plastic deformations that make the structures useless. One way of improving ductility and self-centering ability of shear walls is using smart materials. Shape memory alloys are one of the newest smart materials that have two important behaviors, called shape memory effect and superelasticity. Removing the residual deflection after unloading of elements made by shape memory alloys by heating called shape memory effect. Superelasticity in SMAs is returning the elements to their initial shape after unloading by them. Good corrosion resistance, good fatigue behavior and weldability are the other positive behaviors of shape memory alloys. In this paper the improvement of the shear walls ductility and self-centering ability with using shape memory alloys in superelastic phase is investigated. Shape memory alloys can withstand up to 7 percent of strain without any residual deformation. In this paper shear walls modeled by shear-flexure interaction multi-vertical-line-element-model (SFI-MVLEM). This model was implemented in the Open System for Earthquake Engineering software (OpenSees). Considering interaction between shear and flexural response in shear walls has made this element superior. Superelastic reinforcement bars were embedded in plastic hinge of boundary elements, coupled beam and walls web separately. Shear wall modeled by using SMA in boundary element, coupled beam and walls web called SMAB, SMAC and SMAW respectively. To examine the effects of these alloys on energy dissipation capacity and self-centering ability of the shear walls, structure were evaluated in cyclic analysis. Place of using SMAs on shear wall in very important and can influence widely on shear wall so most optimized place of using SMAs in shear wall should recognized. Two case of optimization considered in this analyze. In first one, best place is a place that using SMAs on it causes minimum energy dissipation reduction and maximum residual displacement removing. In second one, best place is the place that causes maximum residual displacement removing with minimum usage of SMAs. In order to find the influence of SMAs on ductility of shear wall, pushover analyse was used. Using SMAs in boundary elements of shear walls made maximum increasing in ductility of shear wall but the best place for using SMAs for optimization of usage of SMAs is walls web. Based on the results, with using shape memory alloys, ductility of shear walls was increased and its residual deformation and energy dissipation capacity was decreased. The best place of using SMAs in shear wall is coupled beam for optimization of energy dissipation and residual displacement and for optimization SMA usage is walls web.

    Keywords: Shape memory alloys, self-centering, shear wall, plastic deformation
  • Nadia Mirzai, Reza Attarnejad *
    Given their unique characteristics, Shape Memory Alloys (SMAs) have significant potential for use in different areas of engineering. The phase shift characteristics of these alloys allow them to memorize a certain shape, and if deformed, revert back to that shape through a thermal process. Given the vast potentials of SMAs, they can be utilized to address the limitation of conventional eccentrically braced frames (EBFs) with vertical links in order to achieve better residual and maximum interstory drifts. This paper presents a vibration control system equipped with SMAs to achieve improved operational domain. The Compared to conventional EBFs, the proposed system named recentering damping device (RDD) is easy to fabricate and implement and allows for the redesign of fuse members. A numerical analysis is performed for a 9-story steel frame building using nonlinear analysis program OpenSees to evaluate the system performance. Results of time history analysis demonstrate better self-centering behavior and lower residual interstory drifts of the proposed system as compared to EBF.
    Keywords: Shape memory alloys, damper, residual drift, eccentrically braced frames
  • مهسا عوض زاده، مرتضی علیزاده، مسلم طیبی*

    در پژوهش حاضر، کامپوزیت لایه ای Cu/Zn/Al با استفاده 9 پاس فرآیند نورد تجمعی فرآوری شد. پس از آن عملیات حرارتی در دماها (750 تا 950درجه سانتی گراد) و زمان های (10 تا 25دقیقه) مختلف بر روی کامپوزیت های فرآوری به منظور تولید آلیاژ حافظه دار CuZnAl انجام شد. خواص ریزساختاری (کامپوزیت ها و آلیاژ) با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش سنجی اشعه ایکس مورد تحقیق قرار گرفت. خواص کششی و خاصیت حافظه داری کامپوزیت ها و آلیاژهای فرآوری شده با استفاده از آزمون کشش مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری نشان داد که ناپایداری های پلاستیک و باندهای برشی در لایه های مختلف کامپوزیت های فرآوری شده به وجود می آید. علاوه بر این، کامپوزیتی با توزیع یکنواختی از لایه های تقویت کننده روی و آلومینیوم بعد از 9 پاس نورد تجمعی حاصل شد. استحکام کامپوزیت از پاس اول تا سوم افزایش و سپس از پاس پنجم تا نهم کاهش یافت. سرانجام بیشترین استحکام (330مگاپاسکال) و ازدیاد طول (31/52%) به ترتیب در پاس های سوم و اول حاصل شد. نتایج نشان داد که آلیاژ حافظه دار CuZnAl به صورت موفقیت آمیزی با استفاده از فرآیند نورد تجمعی و عملیات حرارتی پس از آن حاصل می شود. همچنین مشاهده شد که آلیاژ عملیات حرارتی شده در دمای 900درجه سانتی گراد و سردشده در آب یخ شامل فاز مارتنزیت است. علاوه بر این، آلیاژ بازپخت شده در دمای 900درجه سانتی گراد به مدت 15دقیقه حافظه داری خوب و استحکامی در حدود 503مگاپاسکال از خود نشان داد.

    کلید واژگان: نورد تجمعی، کامپوزیت چندلایه، عملیات حرارتی، اثر حافظه داری، آلیاژ حافظه دار، خواص ریزساختاری و کششی
    M. Avazzadeh, M. Alizadeh, M. Tayyebi*

    In the present study, Cu/Zn/Al multi-layered composite was processed by accumulative roll bonding (ARB) through nine passes. Afterwards, heat treatment processes at various temperatures (750-950℃) and times (10-25min) were done on the prepared composites to fabricate CuZnAl shape memory alloys. The microstructure (composites and alloy) were investigated using scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Tensile properties and shape memory effect of the composites and alloys were also investigated by tensile test. The microstructure investigations show that plastic instability and shear bands occurred in different layers in the composite. In addition, a composite with a uniform distribution of Zn and Al reinforcing layers was produced after nine passes. The tensile strength of the composite increased from the first cycle to the third ARB cycle and then decreased from the fifth to the ninth ARB cycle. Finally, the best UTS (about 330MPa) and elongation (about 31.52%) values were obtained on the third and first pass, respectively. The results showed that CuZnAl shape memory alloy was successfully fabricated by the accumulative roll bonding process and next heat treatment. It was also found that the alloys treated at 900°C and cooled in ice water consist of martensitic phase. Additionally, the alloy annealed at 900°C for 15 minutes exhibited a good shape memory effect and strength (about 503MPa).

    Keywords: Accumulative Roll Bonding, Multilayer Composite, Heat Treatment, Shape Memory Effect, Shape Memory Alloys, Microstructure, Tensile Properties
  • Samira Orouji Omida*, Zahra Goudarzib, Leila Momeni Kangarshahic, Ali Mokhtarzaded, Fateme Bahramie

    A stenotic vessel can be opened using net-shape tubes called “stents” leading to the restoration of the bloodstream. Compared to the commonly used stainless steel stent, self-expandable stents have some advantages. They do not suffer from the risks of damage to the vascular tissue due to the balloon expansion. Moreover, overexpansion for compensating the elastic recoil is not needed, and there is no constant force applied on the artery until the occlusion of the device by the artery stops. However, the stent cannot restore the original dimensions of the vessel in the case of calcified plaques. Self-expandable stents can be utilized for the treatment of atherosclerotic lesions in the carotid, coronary, and peripheral arteries. Shape memory alloys (SMAs), mainly NiTi (nitinol), are employed for self-expandable vascular stent applications. Nitinol is widely applied for medical devices and implants due to its excellent fatigue performance, mechanical properties, and biocompatibility, which make this alloy suitable for long-term installations. Other materials used for self-expandable cardiovascular stents are shape memory polymers (SMPs). Shape memory effect is triggered by the hydration of polymers or temperature change preventing the collapse of small blood vessels. This review has focused on the mechanisms and properties of SMAs and SMPs as promising materials for stent application.

    Keywords: Self-expanding stents, Shape memory alloys, Shape memory polymers, Nitinol
  • H. Jahangir, M. Bagheri *
    Shape memory alloys (SMAs) are unique smart materials that have many advantages, such as ability to resist large strains without leaving residual strains and ability to recover original form. However, the high costs of SMAs have limited their usage. This paper evaluates the behavior of concrete structures equipped with SMAs in an optimal manner as they are being used along the plastic hinge of the beams. For this purpose, a reinforced concrete (RC) beam, a 2D RC frame and a 3D RC building are considered, which were tested in previous studies under cyclic loading and on a shaking table. After verifying RC beam in the Seismostruct software, the steel rebars are replaced by SMAs in all connections of models and time history analysis is performed. The seismic response of concrete structures equipped with SMAs is compared with the conventional RC structures. The maximum base shear and roof displacement, amount of residual displacement and distribution of interstory drift at the structure height are among the factors to be evaluated. The results show that, due to the use of SMAs in concrete structures, the maximum base shear does not significantly change compared with the conventional RC structures, and the residual displacements in the structure roof have been reduced. On the other hand, the maximum displacement of the roof was increased in the structures with SMAs. The concrete structures equipped with SMAs experience a slight residual deformation, and the distribution of interstory drift is even more uniform at the height of such structures.
    Keywords: Maintenance costs, plastic hinge length, Reinforced Concrete Structures, Shape memory alloys, time history analysis
  • رضا خرم آبادی، جلیل رضایی پژند*

    آلیاژهای حافظه دار عنوان گروهی از مواد هوشمندند با رفتار تنش- کرنش غیرخطی که شامل پدیده های حافظه داری و شبه الاستیک که مبتنی بر تغییرات فاز آستنیت به مارتنزیت و بالعکس می باشد. اثرات عملیات حرارتی بر خواص آلیاژهای حافظه دار و در نتیجه ارتعاشات غیرخطی ورق کامپوزیتی کمانش یافته تقویت شده با این آلیاژها مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. اثرات عملیات حرارتی بر خواص آلیاژ حافظه دار به صورت آزمایشگاهی مشخص شده و دماهای استحاله با استفاده از آنالیز گرما سنجی افتراقی (DSC) بدست آمده اند. با توجه به عدم تعریف اولیه آلیاژهای حافظه دار در نرم افزار آباکوس، با توسعه و استفاده از زیرروال یومت (UMAT) بر پایه مدل بوید و لاگوداس، امکان استفاده از امکانات نرم افزار جهت تحلیل آلیاژهای حافظه دار در این نرم افزار فراهم شده و انجام گرفته است. در پایان این تحقیق، اثرات حضور آلیاژ حافظه دار، مقدار پیش فشردگی و تغییر خواص آن در اثر عملیات حرارتی بر ارتعاشات ورق کامپوزیتی قبل و بعد از کمانش حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلید واژگان: آلیاژ حافظه دار، زیرروال یومت، ارتعاشات، کمانش، آنالیز گرماسنجی افتراقی
    R. Khorramabadi, J. Rezaeepazhand *

    Shape Memory Alloys (SMAs) are a group of smart materials which demonstrate two particular non-linear stress-strain behavior, Shape Memory Effect and Super elasticity based on Austenite to Martensite transformation and vice versa. Effects of heat treatment on SMA wire property and the vibration of composite plate with embedded SMA wires are investigated in current study. Heat treatment effects was studied experimentally and transformation temperatures is determined by differential scanning calorimetry (DSC). Since the ABAQUS software is not capable of analysis the shape memory alloy structures, the UMAT subroutine in the software is used to implement the Boyd and Laguodas model to any shape memory alloy finite element analysis in ABAQUS. Extensive numerical results are depicted to provide an insight into the effects of volume fraction, pre-strain and shape memory alloy properties, transformation temperatures and stress- strain curve changing duo to heat treatment on pre and post-buckled composite plate are discussed.

    Keywords: Shape Memory Alloys, UMAT Subroutine, Vibration, Buckling, Differential Scanning Calorimetry
  • مسعود خزایی، محمد کاظمی نصرآبادی*

    در کامپوزیت های پیشرفته، برای ارتقای خواص مکانیکی در کاربردهای مختلف از مواد هوشمند نظیر آلیاژهای حافظه دار استفاده شده است. در این تحقیق از خاصیت سوپرالاستیسیته ی آلیاژهای حافظه دار در ارتقای استحکام کششی کامپوزیت زمینه پلیمری تقویت شده با الیاف استفاده شده است و تاثیر درصد حجمی و ضخامت سیم آلیاژ حافظه دار بر کامپوزیت تقویت شده با الیاف تک جهته کربن تحت بارگذاری کششی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور نمونه های کامپوزیتی تقویت شده با الیاف تک جهته کربن با جایگذاری یک، سه و پنج سیم آلیاژ حافظه دار با ضخامت های متغیر 2/0 ، 3/0 و 4/0 میلی متر ساخته و مورد آزمایش کشش قرار گرفتند. نتایج نشان داد وقتی نمونه ها تحت کشش قرار می گیرند، بار کششی روی سیم منتقل می شود و با توجه به قابلیت تحمل کرنش بالا در آلیاژهای حافظه دار، استحکام نسبت به نمونه کامپوزیتی بدون سیم حافظه دار حدود 7 برابر افزایش می یابد.

    کلید واژگان: کامپوزیت پلیمری، آلیاژ حافظه دار، بارگذاری استاتیکی، استحکام کششی
    Masoud Khazaie, Mohammad Kazemi Nasrabadi *

    In advanced composites , intelligent materials such as memory alloys have been used to improve the mechanical properties of various applications. In this study, the superellasticization property of the shape memory alloys has been used to improve the tensile strength of polymer - reinforced fiber composites. The effects of volumetric percent and thickness of memory alloy wire on the composite reinforced with unidirectional carbon fibers under tensile loading are investigated. For this purpose, composite specimens reinforced with unidirectional carbon fibers were constructed by placement of one, three, and five wires of memory alloy with thicknesses of 0.2 , 0.3 and 0.4 mm. The results showed that when the samples are stretched, a significant proportion of the tensile load is transferred to the wire, and due to the high strain tolerance in the shape memory alloys, the strength of this composite compared with the composite sample is increase about 7 times.

    Keywords: polymer composites, Shape memory alloys, static loading, Tensile strength
  • George C. Tsiatas *, Ioannis N. Tsiptsis, Antonis G. Siokas
    In this work, the nonlinear buckling and post-buckling behavior of shallow arches made of Shape Memory Alloy (SMA) is investigated. Arches are susceptible to large deflections, due to their slenderness, especially when the external load exceeds the serviceability limit point. Beyond this, loss of stability may occur, the famous snap-through buckling. For this reason, curved beams can be used in passive vibration control devices for seismic response mitigation, and the geometrically nonlinear analysis is needed for the accurate prediction of their response. Thus, in this research effort, the assumptions of the Euler-Bernoulli beam theory are considered, and the Von Karman strain field is employed to account for large deflections. The formulation of the problem is displacement-based regarding the axial (tangential) and transverse (normal) displacements, while the two governing equations are coupled and nonlinear. In order to introduce the SMA constitutive law, the stress-strain experimental curves described in the literature are employed together with a fiber approach at specific control cross-sections along the beam. The numerical solution of the longitudinal problem is achieved using the Analog Equation Method (AEM), a Boundary Element Method (BEM) based technique, and the iterative procedure is based on a Newton-Raphson scheme by using a displacement control algorithm to trace the fully nonlinear equilibrium path and overcome the limit points. Several representative examples are studied, not only to validate the proposed model but also to investigate the nonlinear buckling and post-buckling of SMA shallow arches.
    Keywords: Shallow arches, Shape Memory Alloys, Buckling, Nonlinear Analysis, Fiber Approach
  • بهروز فراهی، محمدرضا اصفهانی*، جواد سبزی

    خاصیت بازگشت پذیری آلیاژهای هوشمند حافظه دار (SMAهای) فوق الاستیک، ویژگی منحصر به فردی است که از آن می توان در ساخت و تقویت اجزای بتن مسلح استفاده کرد. اجزای بتنی تقویت شده با این آلیاژها، قابلیت شکل پذیری و جذب انرژی بالاتری نسبت به تیرهای بتن مسلح معمولی دارند و هم چنین در چرخه های متوالی بارگذاری و باربرداری، خسارت کم تری نسبت به تیرهای بتن مسلح رایج متحمل می شوند. هدف از پژوهش پیش رو، بررسی آزمایشگاهی رفتار تیرهای بتن مسلح تقویت شده با آلیاژهای هوشمند حافظه دار به روش تقویت خمشی نصب در نزدیک سطح (NSM-SMA) و مقایسه ی آن ها با تیرهای بتن مسلح معمولی و نیز تیرهای بتن مسلح تقویت شده با روشNSM-FRP است. برای دست یابی به اهداف پژوهش، 11 تیر بتن مسلح به ابعاد مقطع 200×150 میلی متر و طول 1150 میلی متر ساخته شد. از میان این تیرها، 3 نمونه بدون تقویت بودند، 4 نمونه به وسیله روش NSM-SMA تقویت شدند و 4 نمونه با میلگردهای GFRP و با روش NSM-FRP مورد تقویت قرار گرفتند. نمونه ها به صورت دو سر ساده تحت آزمایش خمش سه نقطه ای و بارگذاری های استاتیکی و بارگذاری- باربرداری قرار گرفتند و عوامل متعددی از جمله مقاومت، میزان جذب انرژی، قابلیت بازیابی تغییر شکل و توانایی بستن عرض ترک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد تیرهای بتن مسلح تقویت شده با روش NSM-SMA تحت بار استاتیکی، تغییر مکان وسط دهانه و جذب انرژی بالاتری نسبت به سایر تیرها دارند. هم چنین تحت بارگذاری- باربرداری، تیرهای تقویت شده با روش NSM-SMA خسارت کم تری نسبت به سایر تیرها داشتند.

    کلید واژگان: تیر بتن مسلح، آلیاژهای هوشمند حافظه دار، روش تقویت نصب در نزدیک سطح، جذب انرژی، بازیابی تغییر شکل
    Behrouz Farahi, Mohammadreza Esfahani *, Javad Sabzi

    Re-centering is an exclusive characteristic of superelastic Shape Memory Alloys (SMAs) which can be used in manufacturing and retrofitting of reinforced concrete elements. Reinforced concrete beams retrofitted with SMA bars have more ductility and higher energy dissipation compared to conventional RC beams. Furthermore, these beams experience less damage in consecutive loading-unloading cycles. The current research aims to investigate the behavior of reinforced concrete beams retrofitted with SMA bars using Near-Surface Mounted (NSM) flexural retrofitting method. Eleven RC beam specimens with the cross section of 200*150 mm and length of 1150 mm were cast. Three of the specimens had no external strengthening, four of them were retrofitted with SMA bars and other four beams were retrofitted with GFRP reinforcements. The specimens were subjected to three-point bending test under either monastic or loading-unloading. Different parameters including load-carrying capacity, energy dissipation, deformation recovery and reduction capability of crack width were investigated. The results showed that RC beams retrofitted with SMA bars had more mid-span deflection and higher energy dissipation compared to other specimens under monotonic loading. Moreover, under loading-unloading, RC beams retrofitted with SMA bars method experienced less damage.

    Keywords: Reinforced concrete beam, shape memory alloys, Near-Surface mounted method, energy dissipation, deformation recovery
  • مصطفی باغانی*، محمد رضایی، مهدی گنجیانی

    در این پژوهش، رفتار مکانیکی مواد تقویت شده با آلیاژ هوشمند در چهارچوب مکانیک آسیب محیط های پیوسته بررسی عددی شده است. ساختار مورد بررسی یک قطعه ناچ دار آلومینیومی تقویت شده با آلیاژ هوشمند است که تحت بارگذاری کششی قرار می گیرد. شبیه سازی ساختار ذکر شده در نرم افزار المان محدود آباکوس انجام شده است. در این شبیه سازی آلیاژ هوشمند در بستر آلومینیومی گنجانده شده و هیچ لغزشی بین آلومینیوم و آلیاژ هوشمند وجود ندارد. برای خواص رفتاری همراه با آسیب آلومینیوم کد یومت مدل لمیتره ایجاد شده است. نتایج شبیه سازی به نتایج آزمایشگاهی بسیار شباهت داشت. همچنین برای خواص رفتاری آلیاژ هوشمند از کد یومت مدل برینسون استفاده شده است. نتایج شبیه سازی حاکی از تفاوت پاسخ رفتاری آلومینیوم و آلومینیوم تقویت شده با آلیاژ هوشمند است. وجود آلیاژ هوشمند در بستر قطعه ناچ دار علاوه بر جذب انرژی و شکست قطعه در بارگذاری های بالاتر نرخ رشد آسیب ماده تقویت شده را نیز کاهش می دهد.

    کلید واژگان: مکانیک آسیب محیط های پیوسته، مدل لمیتره، آلیاژهای هوشمند، مدل برینسون، کد یومت
    M. Baghani*, M. Rezaee, M. Ganjiani

    In general, materials include micro-cracks and small holes which is created during the manufacturing process. The growth of these micro-cracks leads to degradation of mechanical properties and resulting in deterioration of the materials. Continuum damage mechanics is the new field of failure criteria which survey the behavior and responses of weakened material during the complete process of deterioration of material. This method defines the damage growth with an internal variable and can be used to predict the failure behavior of many materials such as metals, composites, polymers, and so on. Shape memory alloys have unique features, such as, having memorable properties, being super elastic and being energy absorber, which led to new applications in science and engineering research. Super elastic property accompanies with a lot of energy absorption during creating a Hysteresis loop. In this research, we examine mechanical behavior of materials reinforced with smart alloy in the context of environmental damage mechanics. Simulation and experimental results were very close. The considered structure is a notched piece of aluminum which is reinforced by the smart alloy. This material is notched because when the smart alloy reaches to its maximum reversible strain, damage variable reaches to its critical value due to the stress concentration. Accordingly, in this case, the effect of existence of the smart alloy is studied to find how it reduces the growing of the damage. Simulation of the mentioned structure is performed with Finite Element Analysis, where the structure was modeled under longitudinal loading. UMAT code of Lemaiter model, was developed for behavioral properties with damaged aluminum, UMAT code of Brinson model was used for behavioral properties of shape memory alloy. Simulation results suggest that different behavioral aluminum with aluminum reinforced by SMA. Existence of smart alloy on the aluminum substrate reduces the damage evolution and the structure fails in higher loadings. Also, the simulation results showed that reinforcing materials such as aluminum with shape memory alloys, up to the failure, are suitable choices for cyclic loading.

    Keywords: Continuum damage mechanics, lemaitre model, shape memory alloys, brinson model, UMAT
  • مستوره حیدری، سیدحامد حسینی*، شیرکو فاروقی
    در این مقاله پاسخ سوپرالاستیک آلیاژهای حافظه دار متخلخل شامل تخلخل های کروی شکل و درصد تخلخل مابین 40-5% مورد بررسی قرار گرفته است. توزیع تخلخل ها با استفاده از برآورد توزیع آنها در عکس های نمونه های آلیاژ نیکل تیتانیوم به دست آمده است. در این روش، توزیع تخلخل ها در عکس های دوبعدی با استفاده از پردازش تصویر به دست آورده شده و سپس توزیع تصادفی تخلخل ها در مدل های سه بعدی با روش مونت کارلو تخمین زده و براساس آنها مدل های سه بعدی تخلخل ایجاد شده است. برای بررسی رفتار سوپرالاستیک آلیاژهای حافظه دار متخلخل، از مدل لاگوداس استفاده شده است که در آن یک تابع سختی بهبودداده شده مورد استفاده قرار گرفت. در روش همگن سازی پیشنهادی، مدول الاستیسیته و تابع سختی به صورت توابعی از درصد تخلخل در نظر گرفته می شوند. برای شبیه سازی رفتار ماده، یک الگوریتم عددی پیشنهاد شده و در نرم افزار اباکوس با نوشتن یک برنامه یومت عملیاتی شده است. نتایج حاصل بیانگر تغییرات تقریبا خطی مدول الاستیسیته و تابع سختی نسبت به درصد تخلخل است. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده آن بوده که این روش همگن سازی به خوبی توانسته است رفتار سوپرالاستیک آلیاژهای حافظه دار متخلخل را پیش بینی نماید.
    کلید واژگان: مواد متخلخل، آلیاژهای حافظه دار، همگن سازی، روش مونت کارلو
    M. Heidary, S.H. Hoseini*, Sh. Faroughi
    In this paper, the superelastic response of porous shape memory alloys (SMAs) containing spherical pore shape with pore volume fraction between 5% and 40% has been considered. Using digital images processing, the distribution of pores in 2D images of porous NiTi SMA has been extracted. In this method, the 3D distribution of pores has been appraised with the Monte Carlo method and 3D porous SMA models have been established. To investigate the superelastic behavior of shape memory alloys, the Lagoudas’s phenomenological model was used, in which a phase transformation function was used. To homogenize the porous SMAs, the Young’s modulus and the phase transformation function have been assumed to be a function of the pore volume fraction. Based on the proposed constitutive model a numerical procedure was proposed and executed by the commercial finite element code ABAQUS with developing a user material subroutine. The numerical results show that the Young’s modulus and the phase transformation function are the approximately linear function of the pore volume fraction; furthermore, these results demonstrate the accuracy of the proposed homogenization method to predict the superelastic behavior of porous SMAs.
    Keywords: Porous Material, Shape Memory Alloys, Homogenization, Monte Carlo Method
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال