Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Investigation of Resilience of Eccentrically Braced Frames Equipped with Shape Memory Alloys

Pirmoghan Hamid, Khoshravi Hossein, Sadeghi Abbasali, Pouraminian Majid, Noroozinejad Farsangi Ehsan

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2022

|

Vol. 32, no. 1

176--190

EN

Nowadays, the use of smart materials in structures is a major concern to structural engineers. The act of benefiting from numerous advantages of these materials is the main objective of researches and studies focused on seismic and structural engineering. In the present study, in addition to the development of finite element models of several steel frames using ABAQUS software, the effect of shape memory alloys (SMAs) on superelastic behavior and the various types of eccentric braces will be checked. Moreover, it was observed that the use of SMAs within various types of bracing systems of steel frames leads to a decrease in the reduction factor of the frames. Also, the eccentric bracing in which SMAs are utilized in the middle of bracing led to the highest effect on reduction of lateral drift of the frames and decrease of reduction factor. The obtained results indicated that the application of smart materials led to increasing of strain energy and base shear of the first plastic hinge, which is followed by a decrease in the reduction factor of the frame.

2

Shape memory alloys and offering superelastic property opportunity in reinforced concrete structures

Hosseini M., Beiranvand P., Dehestani A., Dehestani K.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2017

|

Vol. 85, nr 1

5--13

EN

Purpose: The effect of shape memory and super-elastic property are two exclusive features in shape memory alloys. To exploit the properties of shape memory effect, alloy needs to be heated, but super-elastic property in these alloys will be proposed automatically in case suitable conditions. Design/methodology/approach: In this study, with simulating short-square reinforced concrete column experimental model in software ANSYS and in multi-level and increasing process, longitudinal armatures with shape memory alloy material will replace steel armatures with super-elastic behavior will be investigated with making shape memory alloy kind as variable (copper and nickel-based alloys), the opportunity of super-elastic property emergence in these alloys and with playing the role of longitudinal armature in reinforced concrete column. Findings: It can generally be said that memory alloy will achieve to goal that its created stresses will be located among stress of beginning direct phase and stress of finishing direct phase and whatever these stresses are closer to finishing direct phase, alloy will have more efficiency to propose its super-elastic property. Research limitations/implications: In case of using shape memory alloys as longitudinal armatures in reinforced concrete structures considering them buried in concrete, exploitation of shape memory property will have its particular problems that these problems won’t happen about the super-elastic property. Considering the high rate of strain capacity (3 to 8%) in memory alloys with super-elastic behaviour and the limitation of this capacity in concrete, conditions are necessary to be prepared in a way that memory alloy has the opportunity to propose super-elastic property. Originality/value: Except shape memory alloy that has proposing super-elastic behaviour in concrete structures and is investigated in this study, other factors such as the rate of resistance characteristic of pressure of concrete and mechanical characteristics of steel armatures are effective in this case as well that can be good subjects for investigation.

3

Large Deformation Constitutive Theory for a Two-Phase Shape Memory Alloy

Panoskaltsis V., Polymenakos L. C., Soldatos D.

Engineering Transactions

|

2014

|

Vol. 62, iss. 4

355–-380

EN

In this work we examine significant theoretical issues related to the constitutive modelling of a two-phase shape memory alloy which undergoes large deformations. For this purpose, we propose a new generalized plasticity based model. The model is based on a standard fractions approach and considers a local multiplicative decomposition of the deformation gradient into elastic and inelastic (transformation induced) parts, as its basic kinematic assumption. We also assess the ability of the model in simulating several patterns of the complex behavior of the material in question, by three representative numerical examples. These examples comprise a standard uniaxial tension problem, a torsion problem and an additional problem dealing with non-conventional pseudoelastic response.

4

Influence of nitrogen ion implantation on deformation and fatigue properties of TiNi shape-memory alloy wire

Takeda K., Mitsui K., Tobushi H., Levintant-Zayonts N., Kucharski S.

Archives of Mechanics

|

2013

|

Vol. 65, nr 5

391--405

EN

A shape memory alloy (SMA) is expected to be applied as intelligent material since it shows the unique characteristics of the shape memory effect and superelasticity. Most SMA elements, with these characteristics, perform cyclic motions. In these cases, fatigue of SMA is one of the important properties in view of evaluating functional characteristics. The fatigue properties are complex since they depend on stress, strain, temperature and time. If SMA is implanted by high energy ions, the thermomechanical properties may change, resulting in long fatigue life. In the present study, the nitrogen ion implantation was applied to modify TiNi SMA wire surface and the influence of implantation treatment on the tensile deformation and bending fatigue properties was investigated.

5

Wpływ niskotemperaturowego procesu jarzeniowego azotowania i tlenoazotowania na mikrostrukturę i efekt pamięci kształtu stopów Ni-Ti

Lelątko J., Lekston Z., Freitag M., Wierzchoń T., Goryczka T.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 4

256--259

PL

Stopy Ni-Ti wykazujące zjawisko pamięci kształtu i efekt nadsprężystości są stosowane na implanty oraz narzędzia medyczne. Pomimo dobrej biokompatybilności, szczególnie podczas średnio- i długotrwałego kontaktu z ludzką tkanką, istnieje niebezpieczeństwo wystąpienia niepożądanych skutków ubocznych. Dlatego w celu poprawy biokompatybilności powierzchnie implantów Ni-Ti są pasywowane. Poprawę właściwości wyrobów medycznych ze stopów Ni-Ti można również uzyskać przez pokrywanie ich powierzchni m.in. azotkami lub mieszaniną tlenków i azotków tytanu w procesie jarzeniowego azotowania i tlenoazotowania. Ponieważ wytworzenie warstwy wierzchniej tą metodą zachodzi w wysokiej temperaturze, istnieje możliwość wystąpienia zmian w mikrostrukturze stopów Ni-Ti mających wpływ na przebieg odwracalnej przemiany martenzytycznej odpowiedzialnej za zjawisko pamięci kształtu. W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu procesu jarzeniowego azotowania i tlenoazotowania na mikrostrukturę stopów Ni-Ti, kinetykę przemiany martenzytycznej, a także jednokierunkowy efekt pamięci kształtu i efekt nadsprężystości. Wykazano, że w trakcie procesu jarzeniowego prowadzonego w temperaturze powyżej 250°C w ciągu do 30 minut zachodzi proces wydzielania dyspersyjnych cząstek fazy Ni 4Ti3 mający pozytywny wpływ na zjawisko nadsprężystości. Równocześnie wytworzone przez cząstki pola naprężeń powodują zmianę charakteru przemiany martenzytycznej – jednostopniowa przemiana martenzytyczna przechodzi w przemianę dwustopniową z udziałem fazy R. Zmiany te nie wpływają jednak na wielkość jednokierunkowego efektu pamięci kształtu.

EN

Ni-Ti alloys with the shape memory effect and superelasticity effect are frequently used for implants and medical instruments. Apart from their good biocompatibility, the occurrence of side effects during medium and long term use still exist, which are related to contact with human tissue. In order to increase the corrosion resistivity of the Ni-Ti alloy, its surface is covered by layers of nitrides or a mixture of oxides and nitrides of titanium. Recently, the process of nitriding and oxynitriding has been carried out using the glow discharge technique. However, the deposition process needs to be conducted at an elevated temperature. An increase in processing temperature may cause changes in the microstructure of Ni-Ti alloys. It can have a negative effect on the reversible martensitic transformation, which is responsible for the shape memory phenomena The paper presents the results obtained from studies done on the influence of glow discharge nitriding and oxynitriding processes on the microstructure , kinetics of martensitic transformation, one-way shape memory effect and the superelasticity effect of Ni-Ti alloys. The results showed that during the glow discharge process carried out at a temperature above 250°C up to 30 minutes, the precipitation process of dispersive particles of the Ni 4Ti3 phase already starts and has a positive effect on the superelasticity phenomena. Moreover, the particles generated the stress field, which is a source of change in the martensitic transformation course: a single-stage martensitic transformation passes into a two-stage transformation with occurrence of the R-phase. These changes do not negatively affect the one-way shape memory effect.

6

Efekt pamięci kształtu w taśmach stopu Ti-Ni-Cu

Goryczka T., Lelątko J., Ochin P.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 4

292--295

PL

Taśmy stopu Ti50Ni25Cu25 wytworzono metodą szybkiego chłodzenia z fazy ciekłej z zastosowaniem pojedynczego bębna chłodzącego ( melt-spinning). Odlano dwie taśmy stopu w następujących warunkach temperatury ciekłego stopu i prędkości bębna chłodzącego, odpowiednio: 1255°C i 19 m/s oraz 1352°C i 23 m/s. Wytworzone taśmy cechują duże różnice w stopniu krystaliczności. Taśma odlana w warunkach temperatury ciekłego stopu 1352°C i prędkości bębna chłodzącego 23 m/s jest w stanie amorficznym z niewielką zawartością obszarów krystalicznych z płytkami martenzytu. Płytki martenzytu pełnią rolę zarodków podczas dalszej krystalizacji w temperaturze powyżej 466°C. W stanie krystalicznym obie taśmy wykazywały jednokierunkowy efekt pamięci kształtu oraz zjawisko nadsprężystości. Taśmę odlaną z temperatury 1255°C dodatkowo wygrzewano w temperaturze 200°C przez 0,5 h. Uzyskano zwiększenie objętości względnej ziaren zorientowanych zgodnie z kierunkiem <011>. Kierunek ten jest kierunkiem uprzywilejowanym podczas tworzenia się martenzytu. Zabieg przyczynił się do zwiększenia efektu pamięci kształtu do wartości 3,5%.

EN

The Ti50Ni25Cu25 alloy was produced in the form of thin ribbons using the melt-spinning technique. Two ribbons were cast by applying the following processing parameters: temperature of liquid alloy 1255°C and wheel speed of 19 m/s as well as temperature of 1352°C and wheel speed of 23 m/s. The ribbons revealed significant differences in their crystallinity. The ribbon cast using a higher value of processing parameters was mainly amorphous with a small number of areas with martensite plates inside. These crystalline areas played the role of crystal nuclei during the crystallization process at temperatures above 466°C. The crystalline ribbons demonstrated the on-way shape memory effect as well as pseudoelastic effect. The ribbon cast at 1255°C was additionally annealed at 200°C for 30 minutes. Thermal treatment caused an increase in grains, which were textured along the <011> direction. This direction is favourable when inducing the reversible martensitic transformation. Such grains formation was a source of shape memory increase up to 3.5%.

7

TiNi shape memory alloy tension at various temperatures - infrared imaging of shape memory effect and pseudoelasticity

Pieczyska E., Tobushi H.

Mechanics and Control

|

2011

|

Vol. 30, no. 1

20-26

EN

The mechanical characteristics and the infrared imaging of stress-induced martensite transformation developing in TiNi shape memory alloy (SMA) subjected to tension in various conditions with respect to the SMA austenite finish parameter have been presented. Based on the mechanical curves and their related temperature changes it was found that onset of the martensitic transformation appears at the end of the elastic part of the stress-strain curve, since the temperature starts to increase before the knee in the curve. The uniform temperature distribution observed on the specimen surface at this stage confirms that the initial martensite transformation is macroscopically homogeneous. For the shape memory effect behavior the uniform temperature distribution on the specimen surface was observed during the complete process of the SMA loading which means that the transformation process is macroscopically homogeneous. For the shape memory alloy pseudoelasticity behavior bands of higher temperature have been recorded during the specimen loading and bands of lower temperature during its unloading, manifesting localized Lü ;ders-like deformation, caused by the transformation process. As the transformation advances, the higher temperature changes have been recorded. Taking advantages from the infrared technique a new results concerning nucleation and development of the martensite forward and reverse transformation have been obtained. Finally, some examples of the SMA new applications due to the SMA shape memory effect have been presented and discussed.

PL

W pracy omówiono właściwości stopów z pamięcią kształtu, przedstawiono wyniki własnych badań parametrów mechanicznych w procesie jednoosiowego rozciągania oraz zmian temperatury próbek, otrzymane w sposób bezstykowy za pomocą kamery termowizyjnej o wysokiej czułości. Na podstawie charakterystyk mechanicznych oraz zmian temperatury próbek tego stopu stwierdzono, że indukowana naprężeniem przemiana fazowa inicjuje się pod koniec zakresu sprężystego, zdecydowanie przed plateau, charakterystycznym dla przebiegu przemiany. Zarejestrowane rozkłady zmian temperatury na powierzchni obciążanych próbek pozwoliły wykazać, że przemiana martenzytyczna wprost i odwrotna, odpowiedzialna za pseudosprężystość SMA, zachodzi w sposób niejednorodny. Inicjuje się w postaci cienkich pasm, podobnych do pasm Lü ;dersa, które następnie rozwijają się w dwóch prawie prostopadłych kierunkach. Niejednorodność przebiegu przemiany martenzytycznej udokumentowano w technice badań w podczerwieni oraz fotografując relief na powierzchni próbki. Omówiono przykłady nowych zastosowań stopu z pamięcią kształtu.

8

Lokalny efekt pamięci kształtu w stopie NiTi przed i po implantacji jonowej

Levintant-Zayonts N., Kucharski S.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 5

855-861

PL

W pracy zastosowano metodę implantacji jonowej (jako techniki konstytuowania warstw wierzchnich) do modyfikacji własności stopu z pamięcią kształtu (SMA - Shape Memory Alloy) NiTi w postaci martenzytycznej. Przedmiotem badań było określenie zmian własności układu "warstwa implantowana + rdzeń" (rys. 2), powstałego po implantacji azotem (1×1018 j/cm2, 65 keV) stopu NiTi oraz określenie wpływu implantacji jonowej na własności lokalnego efektu pamięci kształtu (EPK). Przedstawiono badania wybranych charakterystyk funkcjonalnych: wartości charakterystycznych temperatury implantowanego stopu NiTi, a także zmian trwałych odkształceń w zależności od temperatury. Wykorzystano test mikroindentacji i profilometrii skaningowej. Metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) badano mikrostrukturę stopu NiTi, a pomiary RBS zastosowano do oszacowania profili koncetracji pierwiastków po implantacji jonowej. W pracy potwierdzono, że zachowanie materiału NiTi bardzo zależy od temperatury. Pokazano również, że test wgniatania wgłębnika kulistego w powierzchnię może posłużyć do identyfikacji implantowanej warstwy.

EN

Extraordinary shape memory and superelastic properties of Shape Memory Alloy (SMA) are a result of the reversible martensitic transformation effect. Problem of improving of the surface protective properties and maintenance of functional properties of SMAs is the most acute for potential applications of this material and is a subject of research and development. This paper presents a changes of selected mechanical properties of shape memory NiTi alloy surface after nitrogen ion implantation treatment with dose 1×1018 j/cm2 and beam energy 65 keV. For these investigations we used a combination of spherical microindentation and scanning profilometry tests. DSC technique was used to determine critical temperatures of phase transformation of non-implanted and ion implanted NiTi samples. In our studies we consider the "implanted layer+substrate" composites (Fig. 2). We applied the TEM and RBS techniques to investigation the depth distributions of implanted and basic atoms and microstructure of NiTi.

9

Three-way actuation of shape memory composite

Tobushi H., Hayashi S., Pieczyska E., Date K., Nishimura Y.

Archives of Mechanics

|

2011

|

Vol. 63, nr 5-6

443-443

EN

The SMC belt composed of two kinds of SMAs with different phase transformation temperatures and SMP, was fabricated and the three-way (reciprocating) movement and recovery force in bending actuation were investigated. The results obtained can be summarized as follows. 1) The three-way bending movement was achived during heating and cooling, based on the characteristics of the SMA tapes and the SMP tape. 2) The recovery force decreased at first and increased thereafter during heating and decreased during cooling. The recovery force was roughly estimated by the proposed model. 3) The development and application of multi-functional SMCs with simple structure for three-dimensional actuators are highly expected.

10

Effect of wheel velocity on texture formation and shape memory in Cu-Al-Ni based melt-spun ribbons

Goryczka T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 3

755-763

EN

The Cu-Al-Ni-Mn and Cu-Al-Ni-Ti shape memory alloys were melt-spun from 1250C applying different combination of the wheel velocity (from 12 m/s up to 26 m/s). The texture consists mainly of the <100> fibre component and two sheet components orientation: {100}<001> or/and {100}<011> in the Cu-Al-Ni-Mn ribbons. In a case of the Cu-Al-Ni-Ti ribbons spun with 12m/s or 19m/s only <100> fibre component and sheet texture {100}<011> were observed. However, increase of the wheel velocity up to 26m/s causes formation of the <111> and {111}<112> textural components. The grains orientation significantly influenced the shape recovery measured as a change of elongation under constant load during thermal cycling. The maximum of recoverable strain under constant tensile load was 5,8% and 6,2% for Cu-Al-Ni-Mn and Cu-Al-Ni-Ti alloy, respectively.

PL

Stopy Cu-Al-Ni-Mn oraz Cu-Al-Ni-Ti wykazujące efekt pamięci kształtu wytworzono metodą szybkiego schładzania z fazy ciekłej w układzie pojedynczego bębna chłodzącego. Odlano serie taśm z temperatury 1250C stosując różne szybkości obrotowe bębna od 12m/s do 26m/s. Tekstura w tasmach stopu Cu-Al-Ni-Mn składała się ze składowej osiowej < 100 > oraz dwóch składników tekstury pełnej: {100}<001> i {100}<011>. W przypadku taśm stopu Cu-Al-Ni-Ti odlewanych stosując obroty bębna 12m/s i 19m/s stwierdzono obecność tylko dwóch składowych tekstury <100> oraz {100}<011>. Jednakże zwiększenie obrotów bębna do 26m/s spowodowało uformowanie składowych <111> oraz {111}<112>. Orientacja ziaren znaczaco wpłynęła na odzysk kształtu zmierzony jako wydłużenie w trakcie zmian temperatury przy stałym obciążeniu rozciągającym. Najwyższa wartość wydłużenia, jaka uzyskano w taśmach stopu Cu-Al-Ni-Mn to 5,8% natomiast 6,2% w taśmach Cu-Al-Ni-Ti.

11

Shape memory effect in TiNiCo alloys

Goryczka T., Lekston Z.

Advances in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, nr 3(13)

25-30

EN

The shape memory effect was studied in the TiNiCo alloys, which were produced as a wire and melt-spun ribbon. Diameter of the Ti50.1Ni48.6Co1.3 wires was 26.6 % and 45% reduced. The wires were subjected to annealing at 400°C for 30 minutes. The ribbons were spun for two compositions Ti50Ni48Co2 and Ti50Ni47Co3. The wires show wide range of the martensitic transformation. The as-cast ribbons reveal a multi-step martensitic transformation. It proceeds from the parent phase through the R-phase after which two stages of the B19' martensite transformation are observed. The ribbons revealed a shape recovery during thermal cycling under constant load, whereas the wires shows superelasticity during the stress cycling.

12

Development of shape memory alloy fabrics for composite structures

Boussu F., Bailleul G., Petitniot J. C., Vinchon H., Warneton D.

Autex Research Journal

|

2002

|

Vol. 2, no. 1

1--7

EN

Shape memory alloys (SMAs) are a unique class of alloys which are able both to 'remember' their shape at high temperature during their modification at lower temperature under their transition domain, and able to recover that initial shape when heated. This ability is known as the one-way shape memory effect. Moreover, SMAs present two other interesting properties, superelasticity and damping capabilities, which can be more or less combined with the first one. An SMA wire of Nitinol mesh was manufactured into technical fabric, in order to examine its weaving adaptability in comparison with a stainless wire and to investigate the different possibilities of use of the material inside composite structures. Several tests have been or will be carried out in order to check the effect of the weaving operation, and later to measure the efficiencies of damping and shape modification.