📄Работа №143042
Тема: Моделирование поведения сплавов с памятью формы с учетом пластической деформации
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Механика
Объем:
27 листов
Год:
2023
Просмотров:
122
4700
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 4
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1. Механизмы деформирования 6
1.2. Группы материалов 8
1.3. Свойства материалов с памятью формы 9
1.3.1. Гистерезис 9
1.3.2. Возврат деформации 10
1.3.3. Появление реактивных напряжений 10
1.3.4. Двусторонняя память формы 11
1.3.5. Сверхупругость и ферроупругость 11
1.3.6. Обработка сплавов с памятью формы 12
Глава 2. Моделирование 14
2.1. Обзор существующих моделей 14
2.2. Цели и задачи 14
2.3. Описание микроструктурной модели 15
2.4. Результаты моделирования 19
Заключение 23
Список источников 24
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1. Механизмы деформирования 6
1.2. Группы материалов 8
1.3. Свойства материалов с памятью формы 9
1.3.1. Гистерезис 9
1.3.2. Возврат деформации 10
1.3.3. Появление реактивных напряжений 10
1.3.4. Двусторонняя память формы 11
1.3.5. Сверхупругость и ферроупругость 11
1.3.6. Обработка сплавов с памятью формы 12
Глава 2. Моделирование 14
2.1. Обзор существующих моделей 14
2.2. Цели и задачи 14
2.3. Описание микроструктурной модели 15
2.4. Результаты моделирования 19
Заключение 23
Список источников 24
📖 Аннотация
В работе рассматривается моделирование поведения сплавов с памятью формы с учетом пластической деформации. Актуальность исследования обусловлена необходимостью точного прогнозирования механических характеристик этих перспективных материалов, широко применяющихся в аэрокосмической и автомобильной промышленности, а также в медицине, где их эксплуатация часто сопряжена с неупругими деформациями. В рамках исследования была применена микроструктурная модель для анализа влияния предварительной пластической и микропластической деформации на последующее поведение материала. Результаты моделирования показали, что предварительная пластическая деформация не влияет на фазовый предел текучести, однако накопленная микропластическая деформация существенно изменяет дислокационный предел текучести при изотермическом деформировании в мартенситном состоянии. Полученные выводы подтверждают адекватность использованной модели для описания пластического деформирования и его влияния на функциональные свойства сплавов. Практическая значимость работы заключается в предоставлении инструмента для инженеров-материаловедов и конструкторов, позволяющего оптимизировать проектирование устройств на основе сплавов с памятью формы, таких как приводы, демпферы и медицинские имплантаты, с учетом реальных условий их нагружения и деформационной истории.
📖 Введение
На продолжение долгого времени пластическая (неупругая) деформация считалась необратимой. Первые шаги в изучении эффекта памяти формы были сделаны в 1932 году: Арне Оландер обнаружил у сплава Au-Cd нетипичное псевдоупругое поведение. Так же в 1938 году при проведении экспериментов по нагреву и охлаждению сплава Cu - Zn Гренингер и Мурадян обнаружили образование мартенситной фазы, о которой будет рассказано далее. И только в начале 1960х годов был открыт класс металлических сплавов, обладающих необычными свойствами. Они могли самопроизвольно восстанавливать форму - обращать пластическую деформацию при термическом воздействии, а так же в изотермических условиях. Этот эффект был описан Курдюмовым и Хандросом в 1949 году, а также Чангом и Ридом в 1951. В 1962-1963 годах Лабораторией военно-морских боеприпасов США велась разработка никельтитановых сплавов, позже зарегистрированных как Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratories (Nitinol). Началась она со случайности - на совещании руководства один из докторов лаборатории Дэвид С. Маззи подверг нагреванию образец, который до этого множество раз был деформирован, после чего он вернулся к изначальной форме. Этот сплав был особенно эффективен, так как обладал пластичностью, высокой прочностью и износостойкостью, чем и заинтересовал ученых. Дальнейшие исследования были направлены на более подробное изучение свойств материалов с памятью формы и разработку (или улучшение свойств) новых сплавов [1].
Разнообразие свойств сплавов с памятью формы (СПФ) является главным фактором, предопределяющим широкое применение в технике. Благодаря уникальному поведению, сплавы, обладающие свойством памяти формы, широко используются в различных отраслях.
Например, в аэрокосмической промышленности они используются для разработки легких, бесшумных и эффективных конструкций - три фактора, на которые всегда обращают внимание при проектировании самолетов. Такие элементы, как сопла вентиляторов переменной площади, виброгасители и приводы, созданы из СПФ. В этих устройствах происходит фазовый переход в результате изменения температуры окружающей среды, которое происходит во время полета [2].
В автомобильной промышленности также используются СПФ. Например, некоторые автомобили оснащены клапаном (из СПФ) для пневматических баллонов в сиденьях. При определенном давлении поясничная опора сиденья принимает форму водителя или пассажира. Также рассматриваемые материалы используются для создания приводов, облегчающих закрывание багажников автомобилей, а также клапанов для контроля шума и вибрации в двигателях (важный показатель производительности в автомобильной промышленности) [3]-[5].
Проектирование зданий - это еще одна область применения, в которой полезны СПФ [6]. Например, включение стержней из материалов с памятью формы в бетонные конструкции может помочь создать предварительное напряжение в мосту или здании. Так же материалы с памятью формы могут быть использованы для изготовления надежной трубопроводной арматуры в трубопроводной сети.
Использование СПФ в биомедицинских целях может снизить потребность пациентов в медицинском вмешательстве [7]-[13]. Например, медицинские шунты могут быть имплантированы в артерии в качестве минимально инвазивного способа улучшения кровотока у кардиологических пациентов. При создании микроприводов и искусственных мышц используют СПФ (для роботизированного протезирования), это помогает предоставить пациентам с ампутированными конечностями большую свободу движений.
Несмотря на то, что уже существует огромное количество применений СПФ, открываются новые сплавы с различными свойствами, и в будущем эти материалы смогут найти еще больше применений.
Для адекватного описания функционального поведения сплавов с памятью формы требуется модель, учитывающая различные свойства материала. В течение последних двух десятилетий область структурного моделирования была темой многих публикаций и работ. Большинство моделей, описанных в литературе, можно формально разделить на две группы: микроструктурные модели и феноменологические.
Достоинством микроструктурных моделей является возможность достаточно точного описания функциональных свойств в силу учета структуры материала. Но из-за этого возникает значительная сложность в численном моделировании. Феноменологические модели же, напротив, достаточно просты в вычислениях, но они не являются универсальными. Необходимо целенаправленно проектировать среду с заданными свойствами.
В настоящей работе будет рассмотрена именно микроструктурная модель.
Разнообразие свойств сплавов с памятью формы (СПФ) является главным фактором, предопределяющим широкое применение в технике. Благодаря уникальному поведению, сплавы, обладающие свойством памяти формы, широко используются в различных отраслях.
Например, в аэрокосмической промышленности они используются для разработки легких, бесшумных и эффективных конструкций - три фактора, на которые всегда обращают внимание при проектировании самолетов. Такие элементы, как сопла вентиляторов переменной площади, виброгасители и приводы, созданы из СПФ. В этих устройствах происходит фазовый переход в результате изменения температуры окружающей среды, которое происходит во время полета [2].
В автомобильной промышленности также используются СПФ. Например, некоторые автомобили оснащены клапаном (из СПФ) для пневматических баллонов в сиденьях. При определенном давлении поясничная опора сиденья принимает форму водителя или пассажира. Также рассматриваемые материалы используются для создания приводов, облегчающих закрывание багажников автомобилей, а также клапанов для контроля шума и вибрации в двигателях (важный показатель производительности в автомобильной промышленности) [3]-[5].
Проектирование зданий - это еще одна область применения, в которой полезны СПФ [6]. Например, включение стержней из материалов с памятью формы в бетонные конструкции может помочь создать предварительное напряжение в мосту или здании. Так же материалы с памятью формы могут быть использованы для изготовления надежной трубопроводной арматуры в трубопроводной сети.
Использование СПФ в биомедицинских целях может снизить потребность пациентов в медицинском вмешательстве [7]-[13]. Например, медицинские шунты могут быть имплантированы в артерии в качестве минимально инвазивного способа улучшения кровотока у кардиологических пациентов. При создании микроприводов и искусственных мышц используют СПФ (для роботизированного протезирования), это помогает предоставить пациентам с ампутированными конечностями большую свободу движений.
Несмотря на то, что уже существует огромное количество применений СПФ, открываются новые сплавы с различными свойствами, и в будущем эти материалы смогут найти еще больше применений.
Для адекватного описания функционального поведения сплавов с памятью формы требуется модель, учитывающая различные свойства материала. В течение последних двух десятилетий область структурного моделирования была темой многих публикаций и работ. Большинство моделей, описанных в литературе, можно формально разделить на две группы: микроструктурные модели и феноменологические.
Достоинством микроструктурных моделей является возможность достаточно точного описания функциональных свойств в силу учета структуры материала. Но из-за этого возникает значительная сложность в численном моделировании. Феноменологические модели же, напротив, достаточно просты в вычислениях, но они не являются универсальными. Необходимо целенаправленно проектировать среду с заданными свойствами.
В настоящей работе будет рассмотрена именно микроструктурная модель.
✅ Заключение
В результате моделирования показано, что
о Предварительная пластическая деформация не оказывает влияния на фазовый предел текучести.
о Предварительная микропластическая деформация оказывает влияние на величину дислокационного предела текучести при изотермическом деформировании в мартенситном состоянии.
о Микроструктурная модель адекватно описывает пластическую деформацию и влияние предварительно накопленной микропластической деформации на последующее активное деформирование в мартенситном состоянии.
о Предварительная пластическая деформация не оказывает влияния на фазовый предел текучести.
о Предварительная микропластическая деформация оказывает влияние на величину дислокационного предела текучести при изотермическом деформировании в мартенситном состоянии.
о Микроструктурная модель адекватно описывает пластическую деформацию и влияние предварительно накопленной микропластической деформации на последующее активное деформирование в мартенситном состоянии.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.