Un modello per testare componenti a memoria di forma

Tra i materiali più recenti e innovativi, ce ne sono alcuni cosiddetti intelligenti, per il fatto che effetti meccanici rilevanti e reversibili possono esservi indotti mediante stimoli meccanici, termici o elettromagnetici. Tra questi, le leghe a memoria di forma presentano straordinarie proprietà meccaniche e sono alla base della realizzazione di sensori, attuatori e dispositivi in campi tecnologici differenti, dalla aeronautica, alla sismica, alla biomeccanica. La descrizione accurata ed efficiente del comportamento macroscopico di un componente a memoria di forma è di enorme interesse applicativo ed è una delle linee di ricerca del progetto BioSMA presso l'IMATI-CNR di Pavia. Nell'ambito del progetto è stato prodotto un modello fenomenologico per il comportamento delle leghe a memoria di forma capace di riprodurre le principali caratteristiche meccaniche di questi materiali in una dimensione spaziale. Sono modellizzate esplicitamente la differenza tra il comportamento a trazione e a compressione e il variare della risposta elastica dei materiali durante i processi. Finora questi effetti non hanno trovato una descrizione adeguata in letteratura, pur rivestendo un ruolo fondamentale per diverse applicazioni. La trattazione modellistica teorica utilizzata nel progetto si basa su considerazioni termodinamiche ed è formulata mediante tecniche di analisi convessa. Il lavoro svolto dall'Istituto comprende una collezione di esperimenti numerici che illustra le caratteristiche del modello e ne prova la robustezza in relazione a possibili approssimazioni. I pochi parametri materiali del modello possono essere univocamente identificati per mezzo di un'unica prova meccanica a trazione e compressione. 

Authors: F. Auricchio, A. Reali, U. Stefanelli

Title: A macroscopic 1D Model for Shape Memory Alloys Including Asymmetric Behaviors and Transformation-Dependent Elastic Properties

Journal: Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering

Year: 2008

References: Vol. 198, Issue 17-20, pp 1631-1637