اثرات پيچش بر نيروي بحراني كمانش و فركانس طبيعي لوله ساخته‌شده از آلياژ حافظه‌دار

Effects of initial twist on buckling and frequency response of SMA tubes

آلياژ‌هاي حافظه‌دار عنوان گروهي از مواد هوشمند مي‌باشند كه خواص متمايز و برتري نسبت به ساير آلياژها دارند. رفتار تنش- كرنش اين مواد دو پديده غيرخطي اثر حافظه‌داري و اثر شبه‌الاستيك را در برمي‌گيرد. در اين پژوهش اثرات پيچش و تغيير فاز اتفاق افتاده در آلياژ حافظه‌دار بر نيروي بحراني كمانش و همچنين فركانس طبيعي لوله‌اي از جنس آلياژ حافظه‌دار مورد بررسي قرار خواهد گرفت. لازم به ذكر است كه تمام تحليل‌ها با استفاده از نرم‌افزار آباكوس صورت گرفته است. با توجه به عدم تعريف اوليه آلياژ حافظه‌دار در نرم‌افزار آباكوس، با توسعه و استفاده از زيرروال يومت (UMAT) سه‌بعدي بر پايه سه مدل بويد و لاگوداس، ليانگ و راجرز و همچنين تاناكا در نرم‌افزار ، تحليل سه‌بعدي آلياژهاي حافظه‌دار ممكن شده است. تهيه زيرروال يومت خواص آلياژ حافظه‌دار امكان هرگونه استفاده از امكانات نرم‌افزار جهت تحليل رفتار سازه‌هاي هوشمند ساخته شده با آلياژ حافظه‌دار را براي طراح فراهم مي‌سازد. در پايان اين تحقيق، اثرات تغيير قطرهاي داخلي و خارجي لوله، با شرط ثابت ماندن وزن، در تسريع و تاخير شروع و پايان تغييرفاز و همچنين در ميزان تغيير مقادير نيروي بحراني كمانش و فركانس طبيعي مورد بررسي قرار گرفته است.

Shape Memory Alloys (SMAs) are a group of alloys, which have distinct and superior properties compared to conventional alloys. They demonstrate two particular non - linear stress - strain behavior, Shape Memory Effect and Psedoelasticity (Superelasticity). In this paper, we have studied free vibration response and buckling critical load of SMA tubes under a torsional load and phase changes. All analyzes were done using the ABAQUS finite element software. Since the modeling of SMA are not available in ABAQUS software, the UMAT subroutine in the software is used to implement the three SMA models, Boyd & Lagoudas, Liang & Rogers and Tanaka, to FE analysis. Preparing a user material subroutine enables the designer to analyze any structure that made of shape memory alloys in ABAQUS software. The effect of internal and external diameter of the constant weight tube on phase change delay, critical buckling load and natural frequency is discussed.