Введение к работе
актуальность темы. Весьма существенным недостатком сплавов с амятыо формы (СПФ) по сравнению, например, с электроупругими іатериалами является тот факт, что их формой нельзя полностью правлять за счет изменения только температуры. Действительно, :ри нагреве СПФ «вспоминают» свою форму без каких-либо допол-:ительных механических усилий. В то же время при охлаждении для оздашія деформации прямого превращения необходимо некоторое іеханическое напряжение.
Данное исследование посвящено актуальной теме - разработке іетодов преодоления этого недостатка, т.е. создания так называемого (вухпутевого (двойного, двустороннего) эффекта памяти формы (об-іатимой памяти формы).
Предлагаемые способы создания такого эффекта основаны на іетривиальньїх свойствах СПФ, которые с трудом поддаются описа-шю как на уровне определяющих соотношений, так и на уровне ме-:одов решения задач механики деформированного твердого тела для 2ПФ. Поэтому актуальной проблемой, рассматриваемой также в дан-їой работе, является формулировка и экспериментальная идентифи-сация определяющих соотношений для СПФ, которые описьшали бы сачественно и количественно правильно уникальные механические :войства этих материалов и в то же время были бы не слишком :ложны для решения конкретных прикладных проблем.
Актуальность темы исследования подтверждается тем, что оно зелось в рамках следующих грантов и программ:
-
Грант РФФИ № 96-01-01406 «Сплавы с памятью формы: формулировка краевых задач механики деформируемого твердого гела и разработка методов их решения»
-
Грант РФФИ № 93-013-16490 «Разработка теоретических основ проектирования и расчета адаптивных конструкций из композиционных материалов»
-
Грант РФФИ № 96-01-01084 «Строительная механика составных и композитных конструкций с активными элементами»
*> J
' 4. Грант Госкомвуза № 94-4.5-115 конкурсного центра Санкт-Петербургском государственном университете "Примене микромеханического подхода к описанию термоупругих марісік ных превращений";
-
Грант Госкомвуза № 95-0-4.3-59 конкурсного центра Санкт-Петербургском государственном университете "Исследова сложных неодномерных эффектов в неоднородно напряженных ТІ дых телах, испытывающих термоупругие мартенситные превра ния";
-
Грант Госкомвуза конкурсного центра при Московском г< дарственном техническом университете "Разработка методов рас1 кинематики и напряженно-деформированного состояния детале: узлов из сплавов с памятью формы";
-
Проект №527 программы "Интеграция" Высшей школі РАН "Создание теоретической и экспериментальной базы образе тельного процесса и научных исследований, в области механ: адаптивных композитных аэрокосмических конструкций ".
-
Программа «Университеты России-фундаментальные исс дования» «Нелинейные и наследственные проблемы механики к позитов».
Целью работы является разработка методов создания двух тевого эффекта памяти формы в СПФ и исследование этого эффе на основе новых определяющих соотношений для этих материале
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложены, исследованы и идентифицированы микроме нические определяющие соотношения для СПФ, удовлетворяю! аналогу принципа градиентальности и учитывающие влияние фг вой деформации на диаграмму перехода.
предложен и детально исследован способ создания двухгг) вого эффекта памяти формы, основанного на явлении ориентиров ного превращения.
в аналитическом виде получено условие осуществления за нутого двухпутевого эффекта памяти формы в однонаправлені композите, равномерно армированном волокнами из СПФ и тр слойной полосе с внешними активными слоями из СПФ и внутр ним упругим слоем.
- обнаружено, что значения температуры, при которых напря
жения в композите, содержащем волокна из СПФ, полностью релак-
сируют при охлаждении, одинаковы, при решении задачи как в связ
ной, так и в несвязной постановках при условии не учета переменно
сти упругих модулей, температурного расширения и объемного эф
фекта реакции.
Достоверность предлагаемой системы определяющих уравнений подтверждается сравнением с экспериментальными данными для нескольких разновидностей никелида титана. Достоверность результатов, полученных при исследовании поведения композитов, содержащих элементы из СПФ, подтверждена путем сравнения решений задач в связной и несвязной постановках, полученных аналитическими, численно-аналитическими и численными методами.
Практическая ценность работы. Полученные результаты послужат теоретической основой создания нового класса весьма перспективных материалов - механически активных композитов, содержащих элементы из СПФ. Предложенный способ создания двухпуте-вого эффекта памяти формы, основанный на явлении ориентированного превращения, может служить основой создания терморегулятора принципиально новой конструкции.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались:
на международном симпозиуме "Advances in Structured and Heterogeneous Continuall", Москва, 14-16 августа, 1995 г;
на Российско-Американском XXXI семинаре "Актуальные проблемы прочности", Санкт-Петербург, 13-17 ноября 1995 г;
на III международном симпозиуме "Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред", Яро-полец, 1997 г;
на XXXIII международном семинаре "Актуальные проблемы прочности", Новгород, 15-18 октября 1997 г;
на IV международном симпозиуме "Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред", 16-20 февраля 1998, Ярополец;
- на II международном семинаре «Современные пробле
прочности» имени В.А. Лихачева, Великий Новгород, Старая Рус
5-9 октября 1998 г;
- на заседании семинара по «Физико-химической механике г
териалов и аэрокосмических конструкций» под руководством ак
РАН И.Ф. Образцова, октябрь 1998 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа і стоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературных ; точников из 112 наименований. Работа изложена на 143 страниц включающих 22 рисунка, 7 таблиц, 14 страниц списка литературн источников.