Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
11
1
gregorian
2017
2
1
16
12
online
1
fulltext
fa
ارائه یک مدل ساختاری دوبعدی سازگار ترمودینامیکی برای آلیاژهای حافظهدار مغناطیسی
A thermodynamically consistent two-dimensional constitutive model for magnetic shape memory alloys
آلیاژهای حافظهدار مغناطیسی دستهی جدیدی از مواد هوشمند به شمار میآیند که خواصی همچون کرنشهای برگشتپذیر بزرگ و فرکانس عملکرد بالا از خود نشان میدهند. این خواص منحصر به فرد، آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی را به عنوان گزینهای مناسب در کاربردهایی همچون عملگرها، حسگرها و برداشتکنندههای انرژی مطرح کرده است. این مقاله یک مدل ساختاری پدیده شناختی دوبعدی برای آلیاژهای حافظهدار مغناطیسی، در چارچوب ترمودینامیک فرایندهای بازگشتناپذیر ارائه میکند. به منظور منعکس کردن پدیدههای میکروسکوپیک بر روی رفتار ماکروسکوپیک ماده، تعدادی متغیر داخلی مناسب معرفی شده است. در ضمن نیروی محرک بحرانی برای شروع بازچینی مارتنزیتی، وابسته به تنش در نظر گرفته شده است که دقت مدل در بارگذاریهای چندمحوره را افزایش میدهد. معادلات سینتیکی پیشفرض شده برای کسرهای حجمی دامنههای مغناطیسی، معادلات مستقل از یکدیگر برای بردارهای یکه مغناطیسشوندگی و معرفی تابع حدی مناسب برای بازچینی واریانتهای مارتنزیتی منجر به سادگی فرمولبندی مدل پیشنهادی شدهاند. به منظور بررسی عملکرد مدل پیشنهادی در پیشبینی رفتار آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی چند مثال عددی حل و با دادههای تجربی موجود و همچنین با مدلهای ساختاری دیگر مقایسه شده است. مدل پیشنهادی با دارا بودن دقت قابل قبول در پیشبینی نتایج تجربی و همچنین سادگی روابط که منجر به کاهش هزینههای محاسباتی میگردد، برای تحلیل سازههای هوشمند بر پایه آلیاژهای حافظهدار مغناطیسی مناسب میباشد.
Magnetic shape memory alloys (MSMAs) are a new class of smart materials that exhibit characteristics of large recoverable strains and high frequency. These unique characteristics, make MSMAs interesting materials for applications such as actuators, sensors, and energy harvesters. This paper presents a two-dimensional phenomenological constitutive model for MSMAs, developed within the framework of irreversible continuum thermodynamics. To this end, a proper set of internal variables is introduced to reflect the microstructural consequences on the material macroscopic behavior. Moreover, a stress-dependent thermodynamic force threshold for variant reorientation is introduced which improves the model accuracy in multiaxial loadings. Preassumed kinetic equations for magnetic domain volume fractions, decoupled equations for magnetization unit vectors and appropriate presentation of the limit function for martensite variant reorientation lead to a simple formulation of the proposed constitutive model. To investigate the proposed model capability in predicting the behaviors of MSMAs, several numerical examples are solved and compared with available experimental data as well as constitutive models in the literature. Demonstrating good agreement with experimental data besides possessing computational advantages, the proposed constitutive model can be used for analysis of MSMA-based smart structures.
آلیاژ حافظهدار مغناطیسی,متغیر داخلی,مدلسازی دوبعدی,بارگذاری مغناطیسی-مکانیکی,تابع سخت شوندگی
Magnetic shape memory alloy,Internal variable,Two-dimensional modeling,Magneto-mechanical loading,Hardening function
1
11
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-3117&slc_lang=fa&sid=15
Mohammad Reza
Mousavi
محمدرضا
موسوی
100319475328460064885
100319475328460064885
No
Sharif university of technology
دانشگاه صنعتی شریف
Jamal
Arghavani
جمال
ارغوانی
100319475328460064876
100319475328460064876
Yes
هیات علمی