همگن‌سازی آلیاژهای حافظه‌دار متخلخل با استفاده از روش مونت‌کارلو

در این مقاله پاسخ سوپرالاستیک آلیاژهای حافظه دار متخلخل شامل تخلخل های کروی شکل و درصد تخلخل مابین 40-5% مورد بررسی قرار گرفته است. توزیع تخلخل ها با استفاده از برآورد توزیع آنها در عکس های نمونه های آلیاژ نیکل تیتانیوم به دست آمده است. در این روش، توزیع تخلخل ها در عکس های دوبعدی با استفاده از پردازش تصویر به دست آورده شده و سپس توزیع تصادفی تخلخل ها در مدل های سه بعدی با روش مونت کارلو تخمین زده و براساس آنها مدل های سه بعدی تخلخل ایجاد شده است. برای بررسی رفتار سوپرالاستیک آلیاژهای حافظه دار متخلخل، از مدل لاگوداس استفاده شده است که در آن یک تابع سختی بهبودداده شده مورد استفاده قرار گرفت. در روش همگن سازی پیشنهادی، مدول الاستیسیته و تابع سختی به صورت توابعی از درصد تخلخل در نظر گرفته می شوند. برای شبیه سازی رفتار ماده، یک الگوریتم عددی پیشنهاد شده و در نرم افزار اباکوس با نوشتن یک برنامه یومت عملیاتی شده است. نتایج حاصل بیانگر تغییرات تقریباً خطی مدول الاستیسیته و تابع سختی نسبت به درصد تخلخل است. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده آن بوده که این روش همگن سازی به خوبی توانسته است رفتار سوپرالاستیک آلیاژهای حافظه دار متخلخل را پیش بینی نماید.

Homogenization of Porous Shape Memory Alloys Using Monte Carlo Technique

In this paper, the superelastic response of porous shape memory alloys (SMAs) containing spherical pore shape with pore volume fraction between 5% and 40% has been considered. Using digital images processing, the distribution of pores in 2D images of porous NiTi SMA has been extracted. In this method, the 3D distribution of pores has been appraised with the Monte Carlo method and 3D porous SMA models have been established. To investigate the superelastic behavior of shape memory alloys, the Lagoudas rsquo;s phenomenological model was used, in which a phase transformation function was used. To homogenize the porous SMAs, the Young rsquo;s modulus and the phase transformation function have been assumed to be a function of the pore volume fraction. Based on the proposed constitutive model a numerical procedure was proposed and executed by the commercial finite element code ABAQUS with developing a user material subroutine. The numerical results show that the Young rsquo;s modulus and the phase transformation function are the approximately linear function of the pore volume fraction; furthermore, these results demonstrate the accuracy of the proposed homogenization method to predict the superelastic behavior of porous SMAs.