Ανάλυση και μελέτη θερμομηχανικής συμπεριφοράς περιστροφικού διεγέρτη από κράματα μνήμης σχήματος

• Κύριος συγγραφέας: Ντέσκος, Λάμπρος
• Άλλοι συγγραφείς: Nteskos, Lampros
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Κράματα μνήμης σχήματος; Περιστροφικός διεγέρτης; Φαινόμενο μνήμης σχήματος; Shape memory alloys

Η ανάγκη για δημιουργία νέων, ελαφρύτερων, ισχυρότερων υλικών με ιδιότητες ικανές να υποστηρίξουν κατασκευές υψηλών απαιτήσεων και παρέχοντας επιπλέον δυνατότητες, όπως η μεταβολή του σχήματος, είχε ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη μεταξύ άλλων μίας κατηγορίας κραμάτων, τα Κράματα Μνήμης Σχήματος (Shape Memory Alloys). Στην παρούσα διπλωματική εργασία, εξετάζεται η δυνατότητα χρήσης των κραμάτων μνήμης σχήματος για την ανάπτυξη περιστροφικών διεγερτών που έχουν τη μορφή σωλήνων. Αρχικά γίνεται περιγραφή της ιδιαίτερης συμπεριφοράς των συγκεκριμένων υλικών, τα οποία επιδεικνύουν μνήμη του αρχικού τους σχήματος μέσω μετασχηματισμού φάσεων (ωστενίτης-μαρτενσίτης), κάτω από διαφορετικές συνθήκες φόρτισης που συνιστούν τα εξής φαινόμενα: Φαινόμενο Μνήμης Σχήματος (Shape Memory Effect) και Υπερελαστικότητα (Superelasticity). Ακολουθεί η προσομοίωση και η ανάλυση της συγκεκριμένης συμπεριφοράς ενός κοίλου άξονα σωληνοειδούς διατομής από κράματα μνήμης σχήματος με χρήση του λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων, Abaqus. Το φαινόμενο που προσομοιάζεται είναι το Φαινόμενο Μνήμης Σχήματος των κραμάτων μνήμης σχήματος. Αρχικά πραγματοποιείται μηχανική περιστροφή 15° στο ελεύθερο άκρο προκειμένου να ενεργοποιηθεί ο πρόσθιος μετασχηματισμός και το υλικό να μετασχηματιστεί σε μαρτενσίτη και στη συνέχεια απενεργοποιώντας την περιστροφή και εφαρμόζοντας θερμική φόρτιση ενεργοποιείται ο αντίστροφος μετασχηματισμός, από τη φάση του μαρτενσίτη σε αυτή του ωστενίτη, με αποτέλεσμα την ανάκτηση του αρχικού σχήματος. Αναπτύχθηκε ακόμη ένα μοντέλο από ΚΜΣ, το οποίο διατηρεί σταθερή την περιστροφή κατά τη διάρκεια της θέρμανσης, καθώς και ένα ελαστικό μοντέλο ιδιοτήτων ωστενίτη, στο οποίο απενεργοποιείται η περιστροφή μετά τη μηχανική φόρτιση, όπως στο πρώτο. Τέλος, έχοντας συγκεντρώσει και παρουσιάζοντας αναλυτικά αποτελέσματα μίας συγκεκριμένης διατομής στο μέσο του σωλήνα και για τα τρία μοντέλα, γίνεται μία μελέτη και σύγκριση της συμπεριφοράς των μοντέλων στα αντίστοιχα στάδια φόρτισης.