Сплавы с эффектом запоминания формы, например с материалом нитинол, обладают эффектом сверхупругости. Понятие "сверхупругости" используется для описания материалов способных подвергаться серьезным деформациям в циклическом режиме нагрузки-разгрузки, без образования постоянных деформаций.
В циклическом режиме нагрузки-разгрузки, даже при напряжениях до 10-15%, материал демонстрирует гистерезисную реакцию, с жестким-мягким-жестким поведением для циклов нагрузки и разгрузки, без постоянной деформации.
Модель с материалом нитинол представлена для твердотельных элементов и оболочек.
|
| Типовая реакция напряжения-деформации для полосы нитинола, при условиях неосевой нагрузки. Примечание: материал демонстрирует различное поведение при растяжении и сжатии.
|
Диаграмма напряжения-деформации для сплавов с эффектом запоминания формы показывает характерное макроповедение, не отмеченное у обычных материалов. Поведение объясняется лежащими в основе материала макромеханическими характеристиками. Сплавы с эффектом запоминания формы обладают способностями реверсивных мартенситных фазовых превращений - твердотельно-твердотельных бездиффузионных превращений между кристаллографически более (аустенит) и менее (мартенсит) упорядоченными фазами.
В мягкой части данной диаграммы реакции, представлены области происхождения фазовой трансформации превращения аустенита в мартенсит (нагрузка) и мартенсита в аустенит (разгрузка).
Однако, в целях упрощения, для обозначения поведения в мягкой части диаграммы реагирования, будет использоваться термин "пластичный", а для жестких частей - "упругий".
В соответствии с данным определением, сначала, материал показывает упругое поведение, до достижения определенного уровня напряжения (начальное напряжение текучести при нагрузке). При продолжении нагрузки, материал показывает упругопластичные характеристики, до момента достижения пластичным напряжением предельного значения. От данной точки, материал снова начинает демонстрировать упругие свойства, при увеличении нагрузок.
При разгрузке, материал всегда начинает показывать упругие свойства, до момента снижения напряжения до начального уровня напряжения текучести при разгрузке. Затем, разгрузка материала происходит с упругопластичными характеристиками, до момента полного снятия накопленных (с фазы нагрузки) пластичных напряжений. С данной точки, разгрузка материала производится с упругими свойствами, до возврата в первоначальное состояние (без постоянных деформаций), с нулевыми напряжениями при нулевых нагрузках.