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Implantation d'une loi de matériau des alliages à mémoire de forme dans un logiciel d'éléments finis commercial

Viens, François (2004). Implantation d'une loi de matériau des alliages à mémoire de forme dans un logiciel d'éléments finis commercial. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les AMF présentent un comportement hautement non linéaire, une importante hystérésis et les propriétés sont fortement influencées par la température. Le développement d'applications comprenant des AMF est souvent fastidieux faute d'un outil numérique suffisamment performant permettant de prévoir le comportement de ces matériaux dans des conditions de chargements complexes. De là la pertinence d'une loi de matériau intégrée à un logiciel d'analyse par éléments finis commercial permettant d'accélérer le développement des applications. Un modèle phénoménologique (AMFV 1D) a donc été développé à l'intérieur d'ANSYS. Le modèle est validé à l'aide d'un essai de traction, d'un effet mémoire double sens assisté ainsi que d'un essai de génération de contrainte. Les principales causes de divergence sont identifiées. Le modèle présente une bonne correspondance avec les résultats expérimentaux.

Titre traduit

Implantation of the material law for shape memory alloy in a commercial finite elements software

Résumé anglais

Medical field has shown the increasing interest in Nitinol. This Shape Memory Alloy (SMA) shows great biocompatibility and is generally used for its superelastic properties. A growing number of medical applications have been created during the last years. Breakthroughs are not restricted in medical fields because Nitinol is also used in actuation mechanism. SMA shows great non linearity, large hysteresis and properties that are temperature dependent. The development of an application is often constrained by a lack of numerical tools capable to predict the complex behaviour of SMA materials. Such a tool can be a finite elements method software in which an SMA material law is programmed.

ANSYS is a well known finite element software in research field. Version 8.0 of the software allows only the simulation of isothermal superelastic behaviour. A temperature variable simulation would offer an improved representation of medical conditions and permit the simulation of actuators. The implementation of such a law in commercial software like ANSYS reduces the time of programming needed for a complex simulation. The usermat procedure is created specifically by ANSYS for the development of custom-made material law.

A phenomenological model has been developed (AMFV 1D) for 1 dimension type element. Properties are taken at different temperatures from superelastic Nitinol of 0.71 mm in diameter as drawn (40%) that has been annealed for one hour at 400°C and quenched in iced water. The model allows the representation of both mechanical and thermal hysteresis. Subcycles are represented by simple elastic return. Model is validated trough tensile test, two way assisted shape memory and recovery stress generation. Principal causes of divergence are identified. Model shows good agreement
with SMA and experimental results.

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. [143]-144.
Mots-clés libres: 1D, Alliage, AMF, AMFV, Ansys, Commercial, Element, Fini, Forme, Logiciel, Loi, Materiau, Memoire, Modele
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Brailovski, Vladimir
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Terriault, Patrick
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 04 mai 2011 19:08
Dernière modification: 22 oct. 2016 01:01
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/690

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