Stopy z pamięcią kształtu (SMA), takie jak nitinol, wykazują efekt supersprężystości. Termin supersprężyste jest używany do opisania materiałów posiadających zdolność do znacznych deformacji w cyklach obciążania-zwalniania bez widocznych trwałych deformacji.
W cyklach obciążania-zwalniania, nawet do 10–15% odkształceń, nitinol wykazuje reakcję histerezy, ścieżkę sztywne-miękkie-sztywne zarówno dla obciążania i zwalniania, jak i brak trwałej deformacji.
Model materiału Nitinol jest dostępny dla elementów bryłowych i skorupowych.
|
| Typowa reakcja rozciągania dla pręta nitinolowego w warunkach obciążenia jednoosiowego. Należy zauważyć, że materiał zachowuje się różnie przy rozciąganiu i ściskaniu.
|
Krzywa rozciągania stopów z pamięcią kształtu (SMA) demonstruje charakterystyczne zachowanie makroskopowe, nieobecne w tradycyjnych materiałach. Za zachowanie to odpowiadają zjawiska makromechaniczne. Stopy SMA prezentują odwracalne martenzytowe przekształcenia fazowe, czyli bezdyfuzyjne przekształcenia ciało stałe-ciało stałe pomiędzy fazą o wyższej organizacji krystalograficznej, „austenitem” oraz fazą o niższej organizacji krystalograficznej, „martenzytem”.
Miękkie fragmenty krzywej reakcji reprezentują obszary, gdzie zachodzi przekształcenie fazowe: konwersja austenitu w martenzyt (obciążanie) oraz martenzytu w austenit (zwalnianie).
Dla uproszczenia jednak miękkie zachowanie na krzywej reakcji będziemy nazywać „plastycznym”, a sztywne fragmenty „sprężystymi”.
Według tej definicji, materiał na początku zachowuje się sprężyście, do osiągnięcia pewnego poziomu naprężenia (początkowe naprężenie ustępowania podczas obciążania). Jeżeli obciążanie nadal wzrasta, materiał przejawia zachowania elastoplastyczne, aż do osiągnięcia ostatecznej wartości odkształcenia plastycznego. Od tego punktu, przy zwiększaniu obciążeń materiał zachowuje się ponownie sprężyście.
W przypadku zwalniania, materiał zawsze zaczyna zachowywać się sprężyście, aż do zmniejszenia naprężenia do początkowego naprężenia ustępowania podczas zwalniania. Następnie materiał jest zwalniany w sposób elastoplastyczny, aż do całkowitego zaniku skumulowanego odkształcenia plastycznego (z fazy obciążania). Od teko punktu materiał jest zwalniany sprężyście, aż powróci do swego pierwotnego kształtu (brak trwałej deformacji) i zerowego odkształcenia przy zerowych obciążeniach.