Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-08-07T21:48:07Z
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Previous issue date: 2018-08-07 / As Ligas com Memória de Forma (LMF) apresentam dois comportamentos termomecânicos
diferenciados que podem ser explorados para o desenvolvimento de muitas aplicações: o efeito
memória de forma e a pseudoelasticidade. O efeito memória de forma é caracterizado por deformações
reversíveis originárias de variações de temperatura do material devido a transformações martensíticas
termoelásticas. Esse princípio de funcionamento estimula a aplicação de LMF como atuadores,
apresentando algumas vantagens em relação a outros atuadores convencionais devido à sua
excepcional redução de peso e volume de projetos. A escassez na literatura de métodos definitivos
para prever a vida útil do atuador de LMF motiva o estudo de seu comportamento cíclico e fadiga. Os
atuadores baseados em ligas com memória de forma podem acumular deformações plásticas e sofrer
ruptura, além de perder gradualmente a capacidade de recuperação da forma, conhecida como fadiga
funcional, associada às repetidas transformações induzidas por temperatura. Nesse âmbito, a fadiga
estrutural e a fadiga funcional de fios NiTi SmartFlex® submetidos à transformação de fase
martensítica induzida termicamente sob tensão mecânica constante são investigadas. Foram realizados
24 ensaios de ciclagem termomecânica em diferentes condições de aquecimento e resfriamento e sob
quatro diferentes níveis de tensão axial. A influência dessas condições de ensaio foram analisadas, a
degradação do efeito memória de forma foi visualizada em curvas de evolução da deformação e a
fadiga estrutural foi estudada por meio de três diferentes curvas de ajuste: curvas S-N, curvas que
relacionam a deformação plástica com a vida em fadiga baseadas nas relações de Coffin-Manson
e curvas baseadas no modelo de plano crítico de Smith, Watson e Topper. Conclui-se que o aumento na
taxa de aquecimento e resfriamento e na tensão mecânica pode resultar em falha precoce do
material. No âmbito de fadiga funcional, as condições estabelecidas nos ensaios resultaram em
alteração na deformação recuperável inferior a 1% para o material estudado. / Shape Memory Alloys (SMA) presents two exceptional thermomechanical behaviors that can be used
for development of many applications: shape memory effect and superelasticity. The shape memory
effect is characterized by reversible deformation under thermal load due to thermoelastic martensitic
transformations. This operation principle encourages the application of SMA as actuators, presenting
some advantages over other conventional actuators because of their weight and volume saving. The
lack of definite methods for predicting SMA actuator lifetime motivates the study of its cyclic
behavior and fatigue. SMA actuators may accumulate plastic deformations and suffer rupture, in
addition to gradually losing shape recovery, known as functional fatigue, associated with the repeated
thermal induced transformations. The structural thermomechanical fatigue and functional fatigue of
NiTi SmartFlex® wires undergoing thermally induced martensitic phase transformation with constant
stress are investigated. An amount of 24 thermomechanical cycling tests were performed under
different heating and cooling conditions and under four different axial stress levels. The influence of
these test conditions was analyzed, the wire strain evolution was evaluated to determine the
degradation of shape memory effect and three power law curves were used to fit fatigue failure data:
S-N curves, plastic strain versus fatigue life curves based on Coffin-Manson relation, and curves based
on the critical plane model of Smith, Watson, and Topper. It can be concluded that the application of
high heating/cooling rate and high stress can result in early failure of the material. The test conditions
did not imply significant functional fatigue (recoverable strain below 1%).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/32384 |
| Date | 16 March 2018 |
| Creators | Barcelos, Arthur Pinheiro |
| Contributors | Silva, Edson Paulo da |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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