TY - JOUR

T1 - Моделирование изгибания и восстановления формы балки из никелида титана с учетом необратимой деформации и эффекта стабилизации мартенсита

AU - Беляев, Федор Степанович

AU - Волков, Александр Евгеньевич

AU - Вуколов, Егор Александрович

AU - Волкова, Наталия Александровна

AU - Ребров, Тимофей Викторович

N1 - Беляев Ф.С., Волков А.Е., Вуколов Е.А., Волкова Н.А., Ребров Т.В. Моделирование изгибания и восстановления формы балки из никелида титана с учетом необратимой деформации и эффекта стабилизации мартенсита // Механика композиционных материалов и конструкций, 2025, Т.31, №1, С.57-73.

PY - 2025/3/25

Y1 - 2025/3/25

N2 - Рабочие элементы из сплава с памятью формы (СПФ) для приводов, создающих большие перемещения удобно выбирать в форме балок, работающих на изгиб. При проектировании таких приводов необходимо учитывать возможность накопления необратимой микропластической деформации и смещение температур, при которых происходит возврат деформации вследствие эффекта стабилизации мартенсита (ЭСМ). Моделирование работы такого элемента выполнено в настоящей работе. Рассмотрены элементы в форме балки из СПФ Ti50Ni50 и композиционной балки, содержащей два слоя: один из Ti50Ni50, а другой из Ti49.3Ni50.7 . В численных экспериментах предварительную деформацию задавали при температуре, при которой сплав Ti50Ni50 находится в мартенситном состоянии, а сплав Ti49.3Ni50.7 – в аустенитном псевдоупругом состоянии. Определяющие соотношения задавали в рамках микроструктурной модели с учетом микропластичности и ЭСМ. Изгиб рассматривали в рамках схемы Бернулли. Краевую задачу механики решали методом сведения к задаче о неподвижной точке оператора, равного композиции оператора, вычисляющего поле напряжений и оператора, выражающего приращение неупругой деформации. Найдены диаграммы изгибания в виде зависимостей изгибающего момента от прогиба балки и прогиба балки от температуры при ее нагреве. Рассчитаны распределения напряжений и объемной доли мартенсита по высоте балки, на различных стадиях предварительного деформирования и последующего нагрева. Показано, что ЭСМ в условиях неоднородной предварительной деформации приводит при последующем нагреве и возврате прогиба к неоднородному протеканию обратного мартенситного превращения и к сложному распределению напряжений по толщине балки. Неучет ЭСМ приводит к значительным ошибкам при оценке температур восстановления формы балки.

AB - Рабочие элементы из сплава с памятью формы (СПФ) для приводов, создающих большие перемещения удобно выбирать в форме балок, работающих на изгиб. При проектировании таких приводов необходимо учитывать возможность накопления необратимой микропластической деформации и смещение температур, при которых происходит возврат деформации вследствие эффекта стабилизации мартенсита (ЭСМ). Моделирование работы такого элемента выполнено в настоящей работе. Рассмотрены элементы в форме балки из СПФ Ti50Ni50 и композиционной балки, содержащей два слоя: один из Ti50Ni50, а другой из Ti49.3Ni50.7 . В численных экспериментах предварительную деформацию задавали при температуре, при которой сплав Ti50Ni50 находится в мартенситном состоянии, а сплав Ti49.3Ni50.7 – в аустенитном псевдоупругом состоянии. Определяющие соотношения задавали в рамках микроструктурной модели с учетом микропластичности и ЭСМ. Изгиб рассматривали в рамках схемы Бернулли. Краевую задачу механики решали методом сведения к задаче о неподвижной точке оператора, равного композиции оператора, вычисляющего поле напряжений и оператора, выражающего приращение неупругой деформации. Найдены диаграммы изгибания в виде зависимостей изгибающего момента от прогиба балки и прогиба балки от температуры при ее нагреве. Рассчитаны распределения напряжений и объемной доли мартенсита по высоте балки, на различных стадиях предварительного деформирования и последующего нагрева. Показано, что ЭСМ в условиях неоднородной предварительной деформации приводит при последующем нагреве и возврате прогиба к неоднородному протеканию обратного мартенситного превращения и к сложному распределению напряжений по толщине балки. Неучет ЭСМ приводит к значительным ошибкам при оценке температур восстановления формы балки.

KW - память формы

KW - моделирование

KW - изгиб

KW - стабилизация мартенсита

KW - микропластическая деформация

UR - https://www.mendeley.com/catalogue/57f70bcc-c618-3cb1-8936-61b1621dc6d5/

U2 - 10.33113/mkmk.ras.2025.31.01.05

DO - 10.33113/mkmk.ras.2025.31.01.05

M3 - статья

VL - 31

SP - 57

EP - 73

JO - Механика композиционных материалов и конструкций

JF - Механика композиционных материалов и конструкций

SN - 1029-6670

IS - 1

ER -