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Title: Contribuição ao estudo da histerese em ligas com memória de forma.
Other Titles: Contribution to the study of hysteresis in alloys with shape memory.
???metadata.dc.creator???: NASCIMENTO, Maria Marony Sousa Farias.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: ROCHA NETO, José Sérgio da.
LIMA, Antonio Marcus Nogueira.
???metadata.dc.contributor.referee1???: ARAÚJO, Carlos José de.
???metadata.dc.contributor.referee2???: OLIVEIRA, Amauri.
Issue Date: 12-Dec-2002
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: NASCIMENTO, Maria Marony Sousa Farias. Contribuição ao estudo da histerese em ligas com memória de forma. 94f. (Dissertação de Mestrado em Engenharia Elétrica), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática , Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba Brasil, 2002.
???metadata.dc.description.resumo???: Neste trabalho estuda-se a caracterização dos comportamentos deformação-temperatura (e x T) e resistência elétrica - temperatura (R x T) numa liga com memoria de forma NiTi. Baseado neste estudo, foi realizada a modelagem da histerese na característica e xT. As ligas metálicas com memoria de forma são materiais capazes de sofrer deformações permanentes, e posteriormente retornarem a sua forma original através da variação de temperatura. Por suas propriedades únicas, tais ligas são potencialmente aplicáveis em diversos campos da engenharia, passando por aplicações na área biomédica e na ortodontia. Estes materiais são atuadores termomecânicos por natureza, bastante atrativos para aplicações em robótica, pelo fato do fenômeno de memoria de forma poder ser reproduzido durante vários ciclos térmicos ou elétricos. Uma plataforma experimental foi desenvolvida para submeter os fios com memoria de forma a ciclos de aquecimento e resfriamento, sob carga constante. Utilizando esta plataforma, as características e x T e R x T foram obtidas. A plataforma experimental utilizada neste trabalho, possui basicamente três partes: uma estrutura mecânica, que acomoda o LVDT (Linear Variable Diferential Transformer), utilizado para medir a deformação da amostra; um conversor tensão/corrente, utilizado para aquecer a amostra por Efeito Joule e o sistema de aquisição de dados. 0 resfriamento se da por convecção natural e a circulação de ar em torno da amostra e restrita por meio de um isolamento térmico. Pela ausência de equipamentos que consigam controlar e medir a temperatura da amostra, a temperatura foi estimada utilizando uma equação de equilíbrio térmico estático. Neste trabalho e proposta uma adaptação do modelo de proximidade ao laço principal, originalmente desenvolvido para histerese magnética e adaptado a histerese térmica nos filmes finos de VO2, para descrever a histerese na característica e x T do fio com memoria de forma. Os modelos obtidos experimentalmente foram utilizados para gerar laços de histerese que foram comparados com os dados experimentais. Os resultados obtidos são considerados satisfatórios. Entretanto, o modelo desenvolvido reproduz apenas de forma aproximada a histerese na característica e x T do fio com memoria de forma. As discrepâncias entre a modelagem e os dados experimentais, podem ser atribuídas as limitações na implementação numérica do modelo e a grande assimetria da curva e x T.
Abstract: In this work the characterization of the strain-temperature (e x T) and electrical resistancetemperature (R x T ) in the shape memory alloy (SMA) NiTi are studied. Based on this study, the modelling of the hysteresis in the e x T characteristics of a SMA wire was achieved. Shape memory alloys exhibit permanent deformation under mechanical work, and after heating, recover its original shape. This remarkable property motivates the application these materials in many engineering fields, in medical applications and orthodontic applications. These materials are very attractive as thermomechanical actuators for applications in robotics due to the shape memory effect phenomenon that can be reproduced during a large number of thermal cycles. An experimental platform was developed to submit the SMA wire to heating/cooling cycles, under constant load. Using this platform, the (e x T) and (R x T ) characteristics was obtained. The experimental platform used in this work, has three parts: a mechanical structure where a linear variable differential transformer (LVDT) was used to measurement strain of the SMA wire; a voltage/current converter, used for heating SMA wire (Joule effect) and the acquisition system. Cooling of the SMA wire is achieved by free convection. External room temperature disturbances were greatly reduced by embedding the wire in a heat insulating medium. In the absence of an accurate and reliable technique for measurement of the SMA wire temperature, such temperature was estimated by using the thermal balance equation. In this work is proposed an adaptation of the Limiting Loop Proximity (L2P) hysteresis model, originally developed for magnetic hysteresis and adapted to thermal hysteresis in VO2 thin films, to describe the hysteresis in the e x T characteristics of the SMA wire. The models obtained experimentally were used to generate hysteresis loops that were compared with the experimental data. The obtained results are considered satisfactory. However, the developed models reproduce approximately the hysteresis in the e x T characteristics of the SMA wire. The discrepancies between the calculated and the experimental data, can be attributed to limitations in the numeric implementation of the model and to the large asymmetry of curve s x T.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/11050
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