Micromechanical modelling of stress-induced phase transition in shape memory alloys

• Autorzy: Petryk H. , Stupkiewicz S.

Warianty tytułu

PL

Micro-mechaniczny model przemiany martenzytycznej aktywowanej naprężeniem w stopach wykazujących efekt pamięci kształtu

• Konferencja: Thermoelastic and magnetoelastic intelligent materials (10-13 October 2004 ; Niedzica)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A micro-mechanical model of stress-induced martensitic transformation in shape memory alloys is presented. A laminated microstructure of austenite and martensite phases is assumed along with a time-independent thermodynamic criterion for phase transformation. In numerical examples, the pseudoelastic behaviour of single crystals of CuZnAl and CuAlNi shape memory alloys is investigated. Several aspects are examined, including the effects of the loading direction, external constraints, detwinning, and instability of macroscopically uniform transformation.

PL

W pracy przedstawiono mikro-mechaniczny model przemiany martenzytycznej aktywowanej naprężeniem w stopach z pamiecią kształtu. Mikrostruktura faz austenitu i martenzytu posiada płytkowy charakter zgodnie z niezależnym od czasu kryterium termodynamicznym przemiany fazowej. Na przykładzie numerycznych obliczeń przedstawiono analizę zjawiska pseudosprężystości monokryształów ze stopów CuZnAl i CuAlNi wykazujących efekt pamięci kształtu. Zbadano kilka aspektów zjawiska zawierających m.in. efekty kierunku obciażenia, ekstremalnych ograniczeń, zanikanie bliźniaków i niestabilność makroskopowo jednorodnej przemiany.

Słowa kluczowe

EN

shape memory; martensite transformation; effects of the loading direction; external constraints; detwinning

PL

stopy z pamięcią kształtu; przemiana martenzytyczna; efekt kierunku obciążenia; ekstremalne ograniczenia; zanikanie bliźniaków

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 49, iss. 4
• Strony: 765--777
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Petryk H.

• Inst. of Fundamental Technol. Res., Polish Academy of Sciences, Świętokrzyska 21, 00-049 Warsaw, Poland

autor

Stupkiewicz S.

• Inst. of Fundamental Technol. Res., Polish Academy of Sciences, Świętokrzyska 21, 00-049 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] J. M. Ball, R. D. James, Fine phase mixtures as minimizers of energy. Arch. Ration. Mech. An. 100, 13-50 (1987).
• [2] K. Bhattacharya, Comparison of the geometrically nonlinear and linear theories of martensitic transformation. Continuum Mech. Thermodyn. 5, 205-242 (1993).
• [3] P. BIanc, C. Lexcellent. Micromechanical modelling of CuAINi shape memory alloy behaviour. Mater. Sci. Eng. A378. 465-469 (2004).
• [4] K. F. Hane. Bulk and thin film microstructures in untwinned martensites. J. Mech. Phys. Solids. 47, 1917-1939 (1999).
• [5] V. Novak, P. Sittner, J. Van Humbeeck, Martensitic transformations of Cu-AI-Ni single crystals in tension/compression. J. Physique IV 11, 191-196 (2001).
• [6] K. Otsuka, C. M. Wayman, editors. Shape Memory Materials. Cambridge University Press, 1998.
• [7] E. Patoor, A. Eberhardt, M. BerveiIIer. Thermomechanical behaviour of shape memory alloys. Arch. Mech. 40(5-6), 775-794 (1988).
• [8] H. Petryk. Macroscopic rate-variables in solids undergoing phase transformation. J. Mech. Phys. Solids 46, 873-894 (1998).
• [9] J. R. Rice. Continuum mechanics and thermodynamics of plasticity in relation to microscale deformation mechanisms. In A.S. Argon, editor. Constitutive Equations in Plasticity, pages 23-79. MIT Press, Cambridge. Mass., 1975.
• [10| A. L. Roytburd, J. SIutsker. Deformation of adaptive materials. Part I. Constrained deformation of polydomain crystals. J. Mech. Phys. Solids 47, 2299-2329 (1999).
• [11] A. L. Roytburd, J. Slutsker. Detbrmatin of adaptive materials. Part III: Deformation of crystals with polytwin product phases. J. Mech. Phys. Solids 49. 1795-1822 (2001).
• [12] J. A. Shaw, S. Kyriakides. Thermomechanical aspects of NiTi. J. Mech. Phys. Solids 43. 1243-1281 (1995).
• [13] T. W. Shield. Orientation dependence of the pseudoelastic behavior of single crystals of Cu-AI-Ni in tension. J. Mech. Phys. Solids 43, 869-895 (1995).
• [14] Y. C. Shu, K. Bhattacharya. The influence of texture on the shape-memory effect in polycrystals. Acta Mater. 46(15). 5457-5473 (1998).
• [15] S. Stupkiewicz. The effect of stacking fault energy on the formation of stress-induced internally faulted martensite plates. Eur. J. Mech. A/Solids 23(1). 107-126 (2004).
• [16| S. Stupkiewicz, H. Petryk. Modelling of laminated micro-structures in stress-induced martensitic transformation. J. Mech. Phys. Solids 50, 2303-2331 (2002).
• [17] S. Stupkiewicz, H. Petryk. Micromechanical modelling of stress-induced martensitic transformation and detwinning in shape memory alloys. Journal de Physique IV 115, 141-149 (2004).
• [18] Q.-P. Sun, Z.-Q. Li. Phase transformation in superelastic NiTi polycrystalline micro-tubes under tension and torsion-from localization to homogeneous deformation. Int. J. Sol. Struct. 39, 3797-3809 (2002).
• [19] P. Thamburaja, L. Anand. Polycrystalline shape-memory materials: effect of crystallographic texture. J. Mech. Phys. Solids 49, 709-737 (2001).
• [20] M. S. Wechsler, D. S. Lieberman. T. A. Read. On the theory of the formation of martensite. Trans. AIME J. Metals 197, 1503-1515 (1953).