Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/40585
Назва: | Methodology and some results of studying the influence of frequency on functional properties of pseudoelastic SMA |
Інші назви: | Методика та деякі результати дослідження впливу частоти навантаження на функціональні властивості псевдопружного СПФ |
Автори: | Ясній, Володимир Петрович Биків, Назарій Зіновійович Ясній, Олег Петрович Будз, Володимир Iasnii, Volodymyr Bykiv, Nazarii Yasniy, Oleh Budz, Volodymyr |
Приналежність: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, Україна Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine |
Бібліографічний опис: | Methodology and some results of studying the influence of frequency on functional properties of pseudoelastic SMA / Volodymyr Iasnii, Nazarii Bykiv, Oleh Yasniy, Volodymyr Budz // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2022. — Vol 107. — No 3. — P. 45–50. |
Bibliographic description: | Iasnii V., Bykiv N., Yasniy O., Budz V. (2022) Methodology and some results of studying the influence of frequency on functional properties of pseudoelastic SMA. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 107, no 3, pp. 45-50. |
Є частиною видання: | Вісник Тернопільського національного технічного університету, 3 (107), 2022 Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 3 (107), 2022 |
Журнал/збірник: | Вісник Тернопільського національного технічного університету |
Випуск/№ : | 3 |
Том: | 107 |
Дата публікації: | 4-жов-2022 |
Дата подання: | 29-чер-2022 |
Дата внесення: | 15-лют-2023 |
Видавництво: | ТНТУ TNTU |
Місце видання, проведення: | Тернопіль Ternopil |
DOI: | https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2022.03.045 |
УДК: | 539.3 |
Теми: | псевдопружна NiTi дротина циклічне навантаження частота функціональні властивості pseudoelastic NiTi wire cyclic loading frequency functional properties |
Кількість сторінок: | 6 |
Діапазон сторінок: | 45-50 |
Початкова сторінка: | 45 |
Кінцева сторінка: | 50 |
Короткий огляд (реферат): | Значення частоти за механічного навантаження впливає на функціональні властивості
сплавів з памʼяттю форми (СПФ). Саме тому необхідно вивчити вплив частоти, щоб успішно
використовувати ці матеріали в реальних будівельних конструкціях та спорудах. Більшість праць
опираються на дослідження із жорстким режимом навантаження (контрольовані деформації зразка).
Тому на основі псевдопружної циклічної поведінки запропоновано експериментальну методику, яка
дозволяє перевіряти дротину зі сплаву нітинолу (NiTi) у м’якому режимі навантаження (контрольовані
напруження у зразку). У досліді скористалися дротиною діаметром 1,5 мм зі сплаву нітинолу Ni55,8Ti44,2.
Робоча довжина дротини складала 210 мм. Модуль пружності дротини в аустенітній фазі EA = 52,7 ГПа,
напруження початку перетворення σAM = 338 МПа. Циклічні випробування на розтяг проводили на
універсальній випробувальній машині STM-100 при кімнатній температурі з частотою навантаження 0,1
Гц та 10 Гц. Коефіцієнт асиметрії циклу навантаження становив Rσ = 0,1. Функціональні залежності
визначені на основі експериментально отриманих петель гістерезису. Ці функціональні залежності
містять дисиповану енергію та коефіцієнт демпфування. Встановлено, що збільшення частоти
навантаження призводить до погіршення функціональних властивостей, а саме, до зменшення
розсіюваної енергії та коефіцієнта демпфування. Це повʼзано з відсутністю областей аустенітного й
мартенситного перетворень за високої частоти навантаження. Тобто перетворення аустеніту в
мартенсит, що є умовою ефекту псевдопружності, не відбувається. Тим не менш, слід зазначити, що
збільшення частоти навантаження в 100 разів збільшує термін служби псевдопружного дроту зі сплаву
NiTi приблизно на 30%. Визначено, що збільшення частоти навантаження призводить до зменшення
максимальної деформації приблизно в два рази в першому циклі навантаження, і практично в 5 разів після
200 циклів навантаження. The mechanical loading frequency affects the functional properties of shape memory alloys (SMA). Thus, it is necessary to study the effect of frequency in order to use successfully these materials in real structures. Based on the pseudoelastic cyclic behavior, the experimental methodology that allows testing of NiTi wires in stress controlled mode is proposed. Cyclic tensile tests are carried out using universal testing machine STM-100 at room temperature with loading frequencies of 0.1 Hz and 10 Hz. The functional dependencies are determined based on the experimentally obtained hysteresis loops. These functional dependencies comprise dissipated energy and damping factor. It iis found that the increase of loading frequency results in the worsening of functional properties, namely, to the decrease of dissipated energy and damping factor. This is caused by the fact that the regions of austenitic and martensitic transformation under the high loading frequency are absent. That is, the transformation of austenite into martensite does not occur, that stands for the pseudoelasticity effect. Nevertheless, it should be noted that the increase of loading frequency in 100 times augments the lifetime of pseudoelastic wire made of NiTi alloy roughly by 30%. It is determined that the increase of loading frequency results in the decrease of maximum strain in two times in the first loading cycle, and practically in 5 times after 200 cycles of loading. |
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/40585 |
ISSN: | 2522-4433 |
Власник авторського права: | © Ternopil Ivan Puluj National Technical University, 2022 |
URL-посилання пов’язаного матеріалу: | https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2017.04.007 https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.036 https://doi.org/10.1117/12.779881 https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2017.06.023 https://doi.org/10.3390/ma13051102 https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2014.12.068 https://doi.org/10.3390/s21217140 https://doi.org/10.1007/s11003-018-0199-7 |
Перелік літератури: | 1. Yasniy P. et al. Calculation of constructive parameters of SMA damper. Sci J TNTU. 2017. Vol. 88. No. 4. P. 7–15. DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2017.04.007 2. Iasnii V., Sobaszek L., Yasniy P. Study of cyclic response of SMA based damping device. Procedia Struct Integr. Elsevier BV, 2022. Vol. 36. P. 284–289. DOI: https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.036 3. Teh Y.H., Featherstone R. Frequency response analysis of shape memory alloy actuators // Int Conf Smart Mater Nanotechnol Eng. 2007. Vol. 6423. № July. P. 64232J. DOI: https://doi.org/10.1117/12.779881 4. Bernardini D., Rega G. Evaluation of different SMA models performances in the nonlinear dynamics of pseudoelastic oscillators via a comprehensive modeling framework. Int J Mech Sci. Pergamon. 2017. Vol. 130. P. 458–475. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2017.06.023 5. Huang Y. et al. Modal Performance of Two-Fiber Orthogonal Gradient Composite Laminates Embedded with SMA. Materials (Basel). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). 2020. Vol. 13. No. 5. DOI: https://doi.org/10.3390/ma13051102 6. Botshekanan Dehkordi M., Khalili S. M. R. Frequency analysis of sandwich plate with active SMA hybrid composite face-sheets and temperature dependent flexible core. Compos Struct. Elsevier. 2015. Vol. 123. P. 408–419. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2014.12.068 7. De Souza E. F. et al. Critical Frequency of Self-Heating in a Superelastic Ni-Ti Belleville Spring: Experimental Characterization and Numerical Simulation. Sensors (Basel). Sensors (Basel). 2021. Vol. 21. No. 21. DOI: https://doi.org/10.3390/s21217140 8. Iasnii V., Junga R. Phase Transformations and Mechanical Properties of the Nitinol Alloy with Shape Memory. Mater Sci. 2018. Vol. 54. No. 3. P. 406–411. DOI: https://doi.org/10.1007/s11003-018-0199-7 |
References: | 1. Yasniy P. et al. Calculation of constructive parameters of SMA damper. Sci J TNTU. 2017. Vol. 88. No. 4. P. 7–15. DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2017.04.007 2. Iasnii V., Sobaszek L., Yasniy P. Study of cyclic response of SMA based damping device. Procedia Struct Integr. Elsevier BV, 2022. Vol. 36. P. 284–289. DOI: https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.036 3. Teh Y.H., Featherstone R. Frequency response analysis of shape memory alloy actuators // Int Conf Smart Mater Nanotechnol Eng. 2007. Vol. 6423. № July. P. 64232J. DOI: https://doi.org/10.1117/12.779881 4. Bernardini D., Rega G. Evaluation of different SMA models performances in the nonlinear dynamics of pseudoelastic oscillators via a comprehensive modeling framework. Int J Mech Sci. Pergamon. 2017. Vol. 130. P. 458–475. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2017.06.023 5. Huang Y. et al. Modal Performance of Two-Fiber Orthogonal Gradient Composite Laminates Embedded with SMA. Materials (Basel). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). 2020. Vol. 13. No. 5. DOI: https://doi.org/10.3390/ma13051102 6. Botshekanan Dehkordi M., Khalili S. M. R. Frequency analysis of sandwich plate with active SMA hybrid composite face-sheets and temperature dependent flexible core. Compos Struct. Elsevier. 2015. Vol. 123. P. 408–419. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2014.12.068 7. De Souza E. F. et al. Critical Frequency of Self-Heating in a Superelastic Ni-Ti Belleville Spring: Experimental Characterization and Numerical Simulation. Sensors (Basel). Sensors (Basel). 2021. Vol. 21. No. 21. DOI: https://doi.org/10.3390/s21217140 8. Iasnii V., Junga R. Phase Transformations and Mechanical Properties of the Nitinol Alloy with Shape Memory. Mater Sci. 2018. Vol. 54. No. 3. P. 406–411. DOI: https://doi.org/10.1007/s11003-018-0199-7 |
Тип вмісту: | Article |
Розташовується у зібраннях: | Вісник ТНТУ, 2022, № 3 (107) |
Файли цього матеріалу:
Файл | Опис | Розмір | Формат | |
---|---|---|---|---|
TNTUSJ_2022v107n3_Iasnii_V-Methodology_and_some_results_45-50.pdf | 1,42 MB | Adobe PDF | Переглянути/відкрити | |
TNTUSJ_2022v107n3_Iasnii_V-Methodology_and_some_results_45-50.djvu | 345,5 kB | DjVu | Переглянути/відкрити | |
TNTUSJ_2022v107n3_Iasnii_V-Methodology_and_some_results_45-50__COVER.png | 1,28 MB | image/png | Переглянути/відкрити |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.