Damping, tensile, and impact properties of superelastic shape memory alloy (SMA) fiber-reinforced polymer composites

Raghavan, J.; Bartkiewicz, Trevor; Boyko, Shawna; Kupriyanov, Mike; Rajapakse, R. K. N. D.; Yu, Bin

doi:10.1016/j.compositesb.2009.10.009

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“…Informações a respeito do comportamento microestrutural, termomecânico e funcional de fios de LMF tem sido reportadas na literatura [7,9,10] , mas pouco se sabe sobre o seu comportamento quando embebidos em matriz de nanocompósito epóxi/argila organofílica. Portanto, o objetivo deste trabalho é investigar o efeito da fração volumétrica de fios de uma LMF de Ni-Ti no comportamento termomecânico de um nanocompósito epóxi/argila organofílica.…”

Section: Preparação Das Amostrasunclassified

“…As LMF vêm sendo usadas para diversas aplicações como atuadores termomecânicos em dispositivos para uma variedade de segmentos, como biomedicina, petróleo e gás, indústria aeroespacial, automotivo, mecatrônica e eletroeletrônica [2] . Vários estudos reportados na literatura estão sendo direcionados ao uso de LMF embebidas em sistemas epoxídicos [1][2][3][4][5][6][7][8][9] . Esse desenvolvimento tecnológico vem ocorrendo devido à necessidade de utilização de materiais com propriedades especiais, não encontradas em um único material, mas que podem ser obtidos pela combinação de diversos outros, originando propriedades singulares.…”

unclassified

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Comportamento termomecânico de compósitos ativos preparados com nanocompósitos epóxi/argila organofílica e fios de liga Ni-Ti com memória de forma

Leal¹,

Silva

Araújo³

2012

Polímeros

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IntroduçãoCompósitos ativos, muitas vezes denominados na literatura de compósitos inteligentes, podem ser obtidos com a incorporação de fios ou partículas de liga com memória de forma (LMF) a uma matriz polimérica de interesse. A obtenção dessa classe de material permite um conjunto de novas oportunidades e de inovação tecnológica, uma vez que a necessidade de materiais mais resistentes, mais leves, polivalentes e, sobretudo com algum grau de funcionalidade controlada por parâmetros ambientais como campos de temperatura e magnetismo, pode se tornar uma realidade industrial em um futuro próximo [1] . As LMF vêm sendo usadas para diversas aplicações como atuadores termomecânicos em dispositivos para uma variedade de segmentos, como biomedicina, petróleo e gás, indústria aeroespacial, automotivo, mecatrônica e eletroeletrônica [2] . Vários estudos reportados na literatura estão sendo direcionados ao uso de LMF embebidas em sistemas epoxídicos [1][2][3][4][5][6][7][8][9] . Esse desenvolvimento tecnológico vem ocorrendo devido à necessidade de utilização de materiais com propriedades especiais, não encontradas em um único material, mas que podem ser obtidos pela combinação de diversos outros, originando propriedades singulares.Os materiais metálicos que apresentam o fenômeno conhecido por efeito memória de forma (EMF) são considerados intrinsecamente como atuadores termomecânicos em virtude da capacidade que apresentam de produzir um deslocamento importante, associado a uma recuperação de deformação "aparentemente plástica", quando submetidos a uma variação de temperatura [9] . Este deslocamento pode corresponder a uma deformação introduzida, e recuperável por simples aquecimento, de até 8%. Essa reversibilidade da forma responsável pela produção de um deslocamento, muitas vezes contrário à dilatação térmica dos metais convencionais, pode ser acompanhada de um trabalho mecânico externo caso o material atuador esteja submetido a um carregamento mecânico durante seu aquecimento. Assim, um fio com EMF pode levantar um peso quando aquecido. Resumo: Neste trabalho, nanocompósitos epóxi/argila organofílica foram selecionados como matriz por apresentarem valores de temperatura de transição vítrea (T g ) e estabilidade térmica suficientemente alta para que fios de uma liga com memória de forma (LMF) possam ser incorporados. Para tanto, quatro frações volumétricas de fios LMF de Ni-Ti (1,55, 2,56, 3,57 e 4,54%) foram embebidas na matriz epoxídica diglicidil éter do bisfenol-A (DGEBA), reticulada com a amina aromática 4,4'-diamino difenil sulfona (DDS) contendo 1 pcr da argila bentonita purificada organofiliada (APOC). A formação do nanocompósito foi confirmada por análise de difração de raio X, enquanto a transformação de fase dos fios de Ni-Ti foi determinada por análise dinâmico-mecânica (DMA). As amostras dos compósitos ativos preparados a partir da matriz de nanocompósito e fios de Ni-Ti foram caracterizadas principalmente por DMA. De acordo com os resultados obtidos foi constatada uma recuperação do módulo de armaz...

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Section: Preparação Das Amostrasunclassified

unclassified

Comportamento termomecânico de compósitos ativos preparados com nanocompósitos epóxi/argila organofílica e fios de liga Ni-Ti com memória de forma

Leal¹,

Silva

Araújo³

2012

Polímeros

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“…By utilizing the excellent shape memory effect, compressive stress could be formed in the composite. The mechanical properties [11] of the composite, such as yield strength [10,12] and fatigue life [13,14] , could be improved with the help of compressive stress. Furthermore, the damping capacity [12,15] of the composites with TiNi alloys could also be improved due to the good damping capacity of martensite.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Damping capacity of the Al matrix composite reinforced with SiC particle and TiNi fiber

Wu²,

Zhang

et al. 2016

Science and Engineering of Composite Materials

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Imitating the structure of steel-reinforced concrete, a composite coupling good damping capacity and mechanical property was fabricated by pressure infiltration progress. The aluminum (Al) matrix composite was hybrid reinforced by 20% volume fraction of SiC particle (SiC p ) and 20% volume fraction of TiNi fiber (TiNi f ). The damping capacity of the composite in the temperature range from 30 ° C to 290 ° C was studied using a dynamic mechanical analyzer (DMA). Due to the B19 ′ → B 2 reverse martensitic transformation in TiNi f , a damping peak showed up in the heating process. Furthermore, both the hysteretic effect of the martensite/variants interfaces in TiNi f and the weak bonding interface between SiC p and TiNi f were attributed to the high damping capacity of the composite. After tension deformation, a compressive stress was formed in the composite in the heating process. With the help of compressive stress, the value of the damping peak was much higher than before, since the movement of dislocation in the Al matrix was easier.

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“…electrical or thermal power) (Lee, 1992;Marfia et al, 2003;Zhang and Ni, 2007). This coupling can then be used in a variety of applications ranging from vibration dampening to deployable structures (Fosdick and Ketema, 1998;Jarali et al, 2011;Peraza-Hernandez et al, 2014d;Peraza Hernandez et al, 2013;Raghavan et al, 2010;Turner et al, 2006).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Numerically validated reduced-order model for laminates containing shape memory alloy wire meshes

Halbert

Hernandez

Malak

et al. 2015

Journal of Intelligent Material Systems and Structures

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The incorporation of active materials into composites is an active area of research. However, the design and optimization of such composites is challenging because detailed analysis using finite element analysis (FEA) is computationally intensive. This work presents a new reduced-order model for laminates containing shape memory alloy (SMA) wire meshes that significantly reduces the computational burden on design analysis while maintaining good accuracy. The approach is based on a foundation of classical laminated plate theory (CLPT). It considers fully non-linear stress distributions and incorporates a detailed phenomenological model of the hysteretic SMA constitutive behavior. The reducedorder CLPT-based model and its numerical implementation are fully described and unique laminate responses are presented. The model is validated against a corresponding high-fidelity FEA model of an SMA-based laminate. The reduced-order model produces accurate predictions at significantly less expense than the high-fidelity FEA approach, with normalized root-mean-squared error below 10% for most design cases.

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Damping, tensile, and impact properties of superelastic shape memory alloy (SMA) fiber-reinforced polymer composites

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Comportamento termomecânico de compósitos ativos preparados com nanocompósitos epóxi/argila organofílica e fios de liga Ni-Ti com memória de forma

Comportamento termomecânico de compósitos ativos preparados com nanocompósitos epóxi/argila organofílica e fios de liga Ni-Ti com memória de forma

Damping capacity of the Al matrix composite reinforced with SiC particle and TiNi fiber

Numerically validated reduced-order model for laminates containing shape memory alloy wire meshes

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