Nitinol gibi şekil hafızalı alaşımlar (SMA) süperelastik etkisi gösterirler. Süperelastik terimi, yükleme-boşaltma döngülerinde büyük deformasyonlardan geçmesine rağmen kalıcı deformasyon sergilemeyen malzemeleri açıklamak için kullanılır.
%10-15 gerinimlere kadar ulaşan yükleme-boşaltma döngüleri altında, nitinol malzemesi histeretik tepki, yükleme ve boşaltma esnasında katı-yumuşak-katı davranış gösterir ve hiçbir kalıcı deformasyona uğramaz.
Nitinol malzeme modeli katı ve kabuk elemanları için kullanılabilir.
|
| Bir Nitinol çubuğun, tek eksenli yükleme koşulları altında gösterdiği tipik gerilim-gerinim tepkisi. Malzemenin gerilme ve sıkıştırma altında farklı davrandığına dikkat edin. |
Şekil hafızalı alaşımların gerilim-gerinim eğrisi, geleneksel malzemelerde bulunmayan gözle görülebilir bir davranış sergiler. Bu davranış, temel makro-mekanik özelliklerden kaynaklanmaktadır. SMA; "östenit" adı verilen kristalografik açıdan daha düzenli bir faz ile "martensit" adı verilen kristalografik açıdan daha düzensiz bir faz arasındaki katı-katı difüzyonsuz dönüşümler anlamına gelen tersine çevrilebilir martensitli faz dönüşümleri sunar.
Tepki eğrisinin yumuşak bölümleri, bir faz dönüşümünün meydana geldiği alanları gösterir: Östenitin martensite dönüşmesi (yükleme) ve martensitin östenite dönüşmesi (boşaltma) meydana gelir.
Bununla birlikte, konuyu daha basit bir şekilde ele almak için tepki eğrisindeki yumuşak davranışa “plastik” ve katı bölümlere “elastik” diyeceğiz.
Bu tanıma göre, malzeme belirli bir gerilim düzeyine (yüklemedeki ilk akma gerilimi) ulaşılana dek ilk önce elastik davranış sergiler. Yükleme devam ederse, plastik gerinim nihai değerine ulaşana dek malzeme elastoplastik bir davranış sergiler. Bu noktadan itibaren, malzeme artan yüklerde tekrar elastik olarak davranır.
Boşaltma için, gerilim boşaltma adımındaki ilk akma gerilimine ulaşana dek malzeme tekrar elastik olarak yük atmaya başlar. Malzeme daha sonra, biriken tüm plastik gerinim (yükleme fazından beri) kaybolana dek elastoplastik tutumda yük atar. Bu noktadan itibaren, malzeme orijinal şekline geri dönene dek (kalıcı deformasyon olmaz) ve sıfır yük altında sıfır gerilim değerine ulaşana dek yükleri elastik olarak atar.