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Title: Estudo do comportamento de fios de liga NiTi com memória de forma em regime superelástico: avaliação de fadigas funcional e estrutural.
Other Titles: Study of the behavior of NiTi alloy wires with shape memory in a superelastic regime: evaluation of functional and structural fatigue
???metadata.dc.creator???: RAMOS, Allysson Daniel de Oliveira.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LIMA, Antonio Gilson Barbosa de
???metadata.dc.contributor.advisor2???: ARAÚJO, Carlos José de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: AMORIM JÚNIOR, Wanderley Ferreira de.
???metadata.dc.contributor.referee2???: MELO, João Baptista da Costa Agra de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: SANTOS, Neilor Cesar dos
???metadata.dc.contributor.referee4???: CASTRO, Walman Benício de
Keywords: Ligas com Memória de Forma (LMF);Fadiga Funcional;Fios de NiTi;Superelasticidade;Fadiga Estrutural;Controle de Tensão;Planejamento Experimental Fatorial;NiTi Wires;Superelasticity;Functional Fatigue;Structural Fatigue;Stress Control;Factorial Design
Issue Date: 26-Feb-2018
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: RAMOS, Allysson Daniel de Oliveira. Estudo do comportamento de fios de liga NiTi com memória de forma em regime superelástico: avaliação de fadigas funcional e estrutural. 2018. 165 f. Tese ( Doutorado em Engenharia de Processos) - Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Ciências e Tecnologia, Campina Grande - PB, 2018. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2582
???metadata.dc.description.resumo???: Ligas com memória de forma (LMF) trabalhando em regime de superelasticidade têm sido aplicadas nos campos da medicina, odontologia e engenharia, e em virtude da natureza das suas aplicações, a resposta à fadiga funcional e estrutural desses materiais quando submetidos a solicitações cíclicas é de extrema importância para a segurança na sua aplicação. Neste sentido o objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento em fadiga de fios de LMF superelásticos do sistema NiTi de diferentes diâmetros (0.3 mm, 0.5 mm, 0.7 mm e 0.9 mm) submetidos a ensaios mecânicos de tração controlados por tensão mecânica. Foram realizados experimentos para determinar as propriedades funcionais e estruturais em fadiga desses fios de LMF, variando-se a tensão de tração e a frequência de carregamento. Um Planejamento Experimental Fatorial foi aplicado ao estudo, e modelos matemáticos que descrevem o comportamento em fadiga desse fios de LMF foram desenvolvidos. Avaliou-se a energia dissipada, a deformação acumulada, a deformação superelástica, e o fator de amortecimento em função da intensidade da tensão mecânica e da frequência de carregamento aplicadas nos ensaios cíclicos, dando ênfase ao fenômeno de auto-aquecimento que ocorre nessas ligas, sendo maior nas frequências mais elevadas. O número de ciclos até a ruptura foi registrado por meio das curvas S-Nf. Verificou-se que as características funcionais dos fios dependem de forma direta da tensão de tração e da frequência de ensaio, que a energia dissipada e a deformação superelástica diminuem com o aumento dos picos de tensão e da frequência de carregamento, e que a deformação acumulada aumenta com o aumento das tensões de carregamento e na menor frequência de ensaio. Na fadiga estrutural, para os maiores valores de tensão de tração e frequência de carregamento, registrou-se a menor vida útil dos fios (número de ciclos até a ruptura).
Abstract: Shape memory alloys (SMA) working in a superelastic regime have been applied in the fields of medicine, dentistry and engineering, and due to the nature of their applications, the response to functional and structural fatigue of these materials when subjected to cyclic demands is of utmost importance for safety in their application. In this sense, the objective of this work is to evaluate the fatigue behavior of NiTi superelastic SMA wires of different diameters (0.3 mm, 0.5 mm, 0.7 mm and 0.9 mm) submitted to mechanical tensile tests stress control. Experiments were performed to determine the functional and structural fatigue properties of these SMA wires, varying the tensile stress and the loading frequency. A Factorial Experimental Planning was applied to the study, and mathematical models that describe the fatigue behavior of these SMA wires were developed. The dissipated energy, the accumulated deformation, the superelastic deformation, and the damping factor were evaluated as a function of the intensity of the mechanical stress and the frequency of loading applied in the cyclic tests, emphasizing the self-heating phenomenon that occurs in these alloys, being higher in the higher frequencies. The number of cycles until rupture was recorded by means of the S-Nf curves. It has been found that the functional characteristics of the wires depend directly on the tensile stress and the test frequency, that the dissipated energy and superelastic deformation decrease with increasing stress peaks and loading frequency, and that the accumulated deformation increases with increasing loading stressess and lower test frequency. In the structural fatigue, for the highest values of tensile stress and loading frequency, the lowest wire life was recorded (number of cycles up to rupture).
Keywords: Ligas com Memória de Forma (LMF)
Fadiga Funcional
Fios de NiTi
Superelasticidade
Fadiga Estrutural
Controle de Tensão
Planejamento Experimental Fatorial
NiTi Wires
Superelasticity
Functional Fatigue
Structural Fatigue
Stress Control
Factorial Design
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia de Materiais e Metalúrgica
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2582
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