بررسي تجربي و عددي ارتعاشات ورق كامپوزيتي كمانش يافته تقويت شده با سيم آلياژ حافظه دار تحت عمليات حرارتي

Experimental and Numerical Study of Vibration of Buckled Composite Plates with Embedded Heat Treated SMA Wires

آلياژهاي حافظه دار عنوان گروهي از مواد هوشمندند با رفتار تنش- كرنش غيرخطي كه شامل پديده هاي حافظه داري و شبه الاستيك كه مبتني بر تغييرات فاز آستنيت به مارتنزيت و بالعكس مي باشد. اثرات عمليات حرارتي بر خواص آلياژهاي حافظه دار و در نتيجه ارتعاشات غيرخطي ورق كامپوزيتي كمانش يافته تقويت شده با اين آلياژها مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته است. اثرات عمليات حرارتي بر خواص آلياژ حافظه دار به صورت آزمايشگاهي مشخص شده و دماهاي استحاله با استفاده از آناليز گرما سنجي افتراقي (DSC) بدست آمده اند. با توجه به عدم تعريف اوليه آلياژهاي حافظه دار در نرم افزار آباكوس، با توسعه و استفاده از زيرروال يومت (UMAT) بر پايه مدل بويد و لاگوداس، امكان استفاده از امكانات نرم افزار جهت تحليل آلياژهاي حافظه دار در اين نرم افزار فراهم شده و انجام گرفته است. در پايان اين تحقيق، اثرات حضور آلياژ حافظه دار، مقدار پيش فشردگي و تغيير خواص آن در اثر عمليات حرارتي بر ارتعاشات ورق كامپوزيتي قبل و بعد از كمانش حرارتي مورد بررسي قرار گرفته است.

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. Results reveals that temperature and time of heat treatment result in decreasing and increasing of transformation temperatures, respectively. Moreover, the dynamic response is improved significantly due to SMA pre-strain.