Диссертация (1149751), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Число циклов доразрушения в зависимости от удельной работы (б).105деформации микроповреждений. Показано, что данный критерий позволяет даватьоценкудолговечностиСПФприциклическихтермоциклическихимеханоциклических воздействиях. Кроме того, он может быть использован дляоценкиработоспособностимартенситного двигателя.ипроизводительностирабочихэлементов106ЗаключениеВ результате выполнения диссертационной работы достигнута поставленнаяцель и сделаны следующие выводы и получены следующие основные результаты.Разработана микроструктурная модельпозволяющаярассчитыватьобратимуюсплавов с памятью формы,фазовуюинеобратимуюмикропластическую деформацию, прогнозировать усталостную долговечностьэтих материалов. Выполненные с ее помощью расчеты показали, что: Предложенный способ учета энергии взаимодействия бейновских вариантовмартенсита в модели и полученная матрица взаимодействия позволяютописывать формирование согласованных пар вариантов мартенсита вникелиде титана.
Показано, что чем больше энергия взаимодействиявариантов, тем меньше обратимая фазовая деформация. Расчет микропластической деформации с учетом деформационных дефектов,отвечающих за изотропное и трансляционное упрочнение позволяет дляциклических термомеханических воздействий описывать зависимостьнеобратимой деформации за один цикл от номера цикла. Расчетыпоказывают, что при различных приложенных напряжениях эта зависимостьхорошо аппроксимируется убывающей экспонентой. Разработанная модель с включенным в нее деформационно-силовымкритерием разрушения позволяет получать хорошую оценку долговечностиэлементов из сплавов с памятью формы при различных циклическихтермомеханическихвоздействиях,согласующуюсясизвестнымиэкспериментами на никелиде титана.
При термоциклировании подпостоянным напряжением число циклов до разрушения экспоненциальнозависит от величины приложенного напряжения. При циклическомдеформировании СПФ в аустенитном состоянии зависимость числа цикловдо разрушения от амплитуды деформации близка к степенной в том случае,когда эта амплитуда достаточна для развития псевдоупругости.107 Расчет удельной механической работы, производимый никелидом титана вмягком рабочем цикле, показывает, что эта работа возрастает в продолжение20-30 циклов после чего стабилизируется.
При одинаковом напряжении,действующемприохлаждении,числоцикловдоразрушенияэкспоненциально зависит от напряжения, действующего при нагреве. Приудельной работе за цикл 3 МДж/м3 разрушение достигается при более чем104 циклов.108Список литературы1.Otsuka K., Ren X. Physical metallurgy of Ti–Ni-based shape memory alloys // Prog.Mater. Sci. Elsevier Ltd, 2005. Vol. 50, № 5.
P. 511–678.2.Pelton A.R., Stöckel D., Duerig T.W. Medical Uses of Nitinol // Proc. Int. Symp.Shape Mem. Mater. 1999. 2000. Vol. 327-328. P. 63–70.3.Duerig T., Pelton A, Stöckel D. An overview of nitinol medical applications // Mater.Sci. Eng. A. 1999. Vol. 273-275. P. 149–160.4.Poncet P. Applications of superelastic nitinol tubing // In: SMST 1994-proceedingsof the international conference on shape memory and superelastic technologies 19945.Stoeckel D.
Shape Memory Actuators for Automotive Applications. // Mater. Des.1990. Vol. 11. №6. pp. 302-307.6.Mohd Jani J., M. Leary, A. Subic, Mark A. Gibson. A review of shape memory alloyresearch, applications and opportunities // Mater. Des. Elsevier Ltd, 2014. Vol. 56.P. 1078–1113.7.Лохов В.А., Няшин Ю.И., Кучумов А.Г.. Сплавы с памятью формы:применение в медицине. обзор моделей, описывающих их поведение. //Российский журнал биомеханики, 2007, том 11, № 3 С. 9–27.8.Лихачев В.А.
Эффект памяти формы // Соросовский образовательный журнал,1997, №3, с. 107-114.9.Bertram A. Thermomechanical constitutive equations for the description of shapememory effects in alloys // Nucl. Engng. and Des. 1982. Vol. 74. №2. pp. 173-182.10. Мовчан А.А. Исследование эффектов связности в задачах изгиба балок изсплава с памятью формы // Прикладная механика и техническая физика. 1998.Т. 39, № 1.
С. 164-173.11. Мовчан А.А. Учет переменности упругих модулей и влияния напряжений нафазовый состав в сплавах с памятью формы // Механика твердого тела. 1998.№ 1. С. 70-90.10912. Tanaka K. Nagaki S. A Thermomechanical Description of Materials with InternalVariables in the Process of Phase Transformation // Ingenieur-Archiv. 1982. Vol. 51pp. 287-299.13. Tanaka K. A thermomechanical sketch of shape memory effect: one dimensionaltensile behavior // Res. Mech. 1986. Vol.
18. pp. 251–263.14. Lagoudas, D.C., Bo, Z., Qidwai, M. A., A unified thermodynamic constitutivemodel for SMA and finite element analysis of active metal matrix composites //Mech. Composite Mater. Struct. 1996. Vol. 3, pp. 153–179.15. Liang, C., Rogers, C., A multi dimensional constitutive model for shape memoryalloys // J. Eng. Math. 1992. 26, pp. 429–443.16. Волков А.Е. Микроструктурное моделирование деформации сплавов приповторяющихся мартенситных превращениях.
// Изв. Академии Наук. Сер.Физическая. 2002. Т.66, № 9. С. 1290 – 1297.17. Волков А.Е., Евард М.Е., Курзенева Л.Н., Лихачев В.А., Сахаров В.Ю.,Ушаков В.В. Математическое моделирование мартенситной неупругости иэффектов памяти формы // Журнал Технической Физики, 1996, Т.66, №11, С.3-35.18. Лихачев В.А., Малинин В.Г.
Структурно-аналитическая теория прочности.СПб.: Наука, 1993. 471 с.19. M. Nishida, T. Nishiura, H. Kawano, T. Imamura, Self-accommodation of B19′martensite in Ti-Ni shape memory alloys – Part I. Morphological andcrystallographic studies of variant selection rule. // Philosophical. Magazine. 92,2012, pp. 2215–2233.20. M. Nishida, E. Okunishi, T.
Nishiura, H. Kawano, T. Imamura, S. Ii, T. Hara, Selfaccommodation of B19’ martensite in Ti-Ni shape memory alloys – Part II.Characteristic interface structures between habit plane variants // Philosophical.Magazine. 92, 2012, pp. 2234–2246.21. T. Imamura, T. Nishiura, H. Kawano, H. Hosoda, M.
Nishida, Self-accommodationof B19’ martensite in Ti-Ni shape memory alloys – Part III. Analysis of habit plane110variant clusters by the geometrically nonlinear theory // Philosophical Magazine. 92,2012, pp. 2247–2263.22. K. Madangopal, J. Singh, S. Benerjee. Self-accommodation in Ni-Ti shape memoryalloys // Scripta Metallurgica. 25, 1991, pp. 2153–2158.23. Q.-P. Sun, C. Lexcellent, On the unified micromechanics constitutive description ofone-way and two-way shape memory effects // J. de Physique IV. 6, 1996, pp. 367375.24.
Gao, X., Huang, M., Brinson, L.C., 2000. A multivariant model for SMAs Part 1.Crystallographic issues for single crystal model. Int. J. Plasticity 16, 1345–1369.25. Huang, M., Gao, X., Brinson, L.C., 2000. A multivariant micromechanical modelfor SMAs, Part 2. Polycrystal model. Int. J. Plasticity 16, 1371–1390.26. Patoor, E., Eberhardt, A., Berveiller, M., 1996.
Micromechanical modelling ofsuperelasticity in shape memory alloys. J. Phys. IV C1-6, 277–292.27. Patoor, E., El Amrani, M., Eberhardt, A., Berveiller, M., 1995. Determination of theorigin for the dissymmetry observed between tensile and compression tests on shapememory alloys. J. Phys.
IV 5, 495–500.28. Matsumoto H. Irreversibility in transformation behavior of equiatomic nickel–titanium alloy by electrical resistivity measurement // J. Alloys Compd. 2004. Vol.368, № 1-2. P. 182–186.29. Lin H., Wu S. Strengthening effect on shape recovery characteristic of theequiatomic TiNi alloy // Scr. Metall. Mater.
1992. Vol. 26, № c. P. 59–62.30. Stachowiak G.B., McCormick P.G. Shape memory behaviour associated with the Rand martensitic transformations in a NiTi alloy // Acta Met. 1988. Vol. 36. P. 291–297.31. Tang W., Sandström R. Analysis of the influence of cycling on TiNi shape memoryalloy properties // Mater.
Des. 1993. Vol. 14, № 2. P. 103–113.32. Furuya Y., Park Y.C. Thermal cyclic deformation and degradation of shape memoryeffect in Ti-Ni alloy // Nondestruct. Test. Eval. 1992. Vol. 8-9, № 1-6. P. 541–554.33. Wayman C.M., Cornelis I., Shimizu K. Transformation behavior and the shapememory in thermally cycled TiNi // Scr. Metall. 1972. Vol. 6.
P. 115–122.11134. Resnina N., Belyaev S. Multi-stage martensitic transformations induced by repeatedthermal cycling of equiatomic TiNi alloy // J. Alloys Compd. 2009. Vol. 486, № 12. P. 304–308.35. A.R. Pelton, G.H. Huang, P. Moinec, R. Sinclaird. Effects of thermal cycling onmicrostructure and properties in Nitinol // Mater. Sci.
Eng. A. Elsevier B.V., 2012.Vol. 532. P. 130–138.36. T. Ezaz, J. Wang, H. Sehitoglu, H.J. Maier. Plastic deformation of NiTi shapememory alloys // Acta Mater. Acta Materialia Inc., 2013. Vol. 61, № 1. P. 67–78.37. Benjamin M. Irradiation swelling, creep, thermal shock and thermal cycling fatigueanalysis of cylindrical controlled thermonuclear reactor first wall // Nucl. Eng. Des.1974. Vol. 28, № 1. P. 1–30. 12638. Lexcellent, C., Bourbon, G., 1996.
Thermodynamical model for cyclic behaviour ofTi-Ni and Cu-Zn-Al shape memory alloys under isothermal undulated tensile tests.Mech. Mater. 24, 59–73.39. Tanaka, K., Nishimura, F., Hayashi, T., Tobushi, H., Lexcellent, C., 1995.Phenomenological analysis on subloops and cyclic behavior in shape memory alloysunder mechanical and/or thermal loads. Mech. Mater. 19, 281–292.40. Bo, Z., Lagoudas, D. C., 1999. Thermomechanical modeling of polycrystallineSMAs under cyclic loading, Part I: Theoretical derivations. Int.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
