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Modèle numérique hybride macro-micro mécanique d'alliage à mémoire de forme

Boissonneault, Olivier (2005). Modèle numérique hybride macro-micro mécanique d'alliage à mémoire de forme. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L'aéronautique s'intéresse de plus en plus aux matériaux intelligents puisqu'ils permettent de remplacer certaines composantes par de minuscules mécanismes. Les alliages à mémoire de forme ont un avenir certain dans ce domaine puisqu'ils offrent un ratio force/poids très élevé. Cependant, le comportement de ceux-ci est difficilement prévisible. À cause de cela, la conception de mécanismes est difficile. Pour aider les concepteurs, la réalisation d'un modèle qui simulera les alliages à mémoire de forme est de mise. Le modèle décrit dans ce mémoire permet d'allier la simplicité des modèles phénoménologiques à l'effet de la microstructure à l'aide des modèles micromécaniques. Le modèle suivant est donc un modèle hybride qui rallie le meilleur des deux mondes. Ce modèle, combiné aux équations de transfert de chaleur, permet la conception d'actionneurs activés par effet Joule. Le modèle a été testé numériquement, c'est-à-dire à l'aide d'une étude paramétrique et expérimentalement.

Titre traduit

Hybrid micro-macro-mechanical constitutive model for shape memory materials

Résumé anglais

Aeronautics is interested more than ever about intelligent materials since they make it possible to replace certain components by small mechanisms. The shape memory alloys have an unquestionable future in this field because they offer a very high weight to force ratio. However, the behaviour of this material is not linear. Furthermore, it has a hysteresis and is largely influenced by the temperature variations. Because it is not easy to predict this behaviour, the design of mechanisms using this material is very difficult. To help the designer, the development of an effective model which simulates the behaviour of a shape memory alloy is necessary. This report talks about a new hybrid model. The model uses a phenomenological approach for its simplicity and a micromechanics approach to simulate the behaviour of the material due to its texture. Furthermore, the model can predict the shape memory effect and the superelastic effect.

When the mechanical model is combined with a heat transfer model, actuators activated by the joule effect can be designed. A parametric study was carried out to examine the sensitivity of the output parameters to the input parameters. The results identify those parameters that most affect the transient response of the actuator. It was found that fast acting actuators need low thermal resistance and low ambient temperatures. The hybrid model was validated by experimentation with a specially-built test bench. A 0.5 mm dia. nitinol wire was used as a candidate material. The model was able to predict the measured force-displacement data and literature data.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr.: f. [173]-179. Chap. 1. Les alliages à mémoire de forme -- Chap. 2. Les modèles numériques d'AMF -- Chap. 3. Étude paramétrique du modèle -- Chap. 4. Caractérisation du matériau et méthodologie -- Chap. 5. Validation du modèle.
Mots-clés libres: Alliage, Amf, Forme, Hybride, Macromecanique, Mecanique, Memoire, Micromecanique, Modele, Numerique
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Terriault, Patrick
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Wong, Franklin
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 25 janv. 2011 19:38
Dernière modification: 31 oct. 2016 23:51
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/339

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