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Estudo de fadiga em sensores/atuadores de NI-TI com memória de forma

As ligas de Ni-Ti pertencem a um grupo de materiais metálicos ativos, chamado de Ligas com Memória de Forma, e devido às suas excelentes propriedades quanto a resistência mecânica e a corrosão, biocompatibilidade, além das excelentes propriedades funcionais relacionadas ao Efeito memória de Forma e...

Full description

Main Author: SILVA, Karla Carolina Alves da
Other Authors: GONZALEZ, Cezar Henrique
Format: doctoralThesis
Language: por
Published: Universidade Federal de Pernambuco 2019
Subjects:
Engenharia Mecânica
Fadiga funcional
Fadiga estrutural
Ligas de Ni-Ti
Efeito memória de forma
Online Access: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/32562
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spelling ir-123456789-325622019-09-12T05:06:07Z Estudo de fadiga em sensores/atuadores de NI-TI com memória de forma SILVA, Karla Carolina Alves da GONZALEZ, Cezar Henrique http://lattes.cnpq.br/6261877082189807 http://lattes.cnpq.br/3543701977842617 Engenharia Mecânica Fadiga funcional Fadiga estrutural Ligas de Ni-Ti Efeito memória de forma As ligas de Ni-Ti pertencem a um grupo de materiais metálicos ativos, chamado de Ligas com Memória de Forma, e devido às suas excelentes propriedades quanto a resistência mecânica e a corrosão, biocompatibilidade, além das excelentes propriedades funcionais relacionadas ao Efeito memória de Forma e Superelasticidade, são comumente utilizadas em aplicações tecnológicas como atuadores/sensores. Contudo, como na maioria dessas aplicações, esses elementos respondem à estímulos termomecânicos cíclicos, o conhecimento sobre a vida à fadiga se faz necessário. Atualmente o comportamento a fadiga é um dos aspectos mais controversos dessa liga, não podendo ser totalmente compreendido através de teorias clássicas de fadiga. Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo analisar o comportamento em fadiga de molas de Ni-Ti com efeito memória de forma, utilizadas no acionamento de uma válvula de fluxo. Inicialmente, foi realizada uma caracterização pré-fadiga no material através dos ensaios de: Microscopia Ótica, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) seguida de Espectroscopia por Dispersão de Energia de Raios X e Ensaio de Tração. Posteriormente, para o estudo de fadiga estrutural e funcional em memória de forma, foram confeccionados atuadores em forma de mola helicoidais, com as características próprias para aplicação na válvula de fluxo. Em seguida, esses atuadores foram submetidos ao ensaio de fadiga, utilizando um método não convencional proposto nesse trabalho. Desse modo foi possível analisar a evolução das temperaturas críticas, deformação termoelástica e histerese térmica, em etapas específicas da ciclagem termomecânica, para identificar uma possível degradação das propriedades funcionais. Entretanto, após a realização de mais de um milhão de ciclos, o atuador continuou em pleno funcionamento, apresentando vida infinita quanto a fadiga funcional e estrutural. Posteriormente, fios dessa liga foram submetidos a ensaios dinâmicos, utilizando um equipamento de Análise Dinâmico Mecânica, no modo de flexão simples, para investigar a fadiga mecânica através da curva de Wöhler. Após o rompimento, a superfície de fratura dessas amostras foi analisa no MEV, para entender os mecanismos de fratura. A partir desses resultados foi possível concluir que, a metodologia não convencional proposta permitiu caracterizar de modo eficaz o atuador de Ni-Ti quanto a fadiga, nas condições estudadas. Estabelecendo assim, dados para validar a aplicação do atuador na válvula de fluxo, com garantias sobre o seu tempo de vida. PRH Ni-Ti alloys belong to a group of active metal materials, are bonded to Shape Memory, and because they have the advantage of a mechanical unit of corrosion resistance, biocompatibility, in addition to the excellent properties related to Superelasticity memory, are commonly used in technological applications such as actuators / sensors. In the na na na na na na na na na na ,,,, as as as as as as as as as o o o o o o In this context, the present work aims to analyze the fatigue behavior of Ni-Ti molecules with the shape memory effect, using a flow valve drive system. Initially, a pre-fatigue characterization of the material was performed through the following tests: Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) followed by X-ray Energy Dispersion Spectroscopy and Traction Test. Subsequently, for the study of structural and functional fatigue in shape memory, they were made in helical spring form, with the correct characteristics for applications in the flow valve. Thereafter, the tests were included in the fatigue test, using a conventional unconventional protocol in that work. The design was in some way the analysis of the critical calories, its thermoelastic and its dynamics, in specific stages of the thermomechanical cycling, for a possible degradation of the properties. However, after performing more than one first course, the device continued in full operation, presenting infinite life as a functional and structural fatigue. Later, the threads of this series were submitted to dynamic tests, using a module of Mechanical Dynamic Analysis, in the simple bending mode, to investigate mechanical fatigue through the Wöhler curve. After breaking, a fracture surface of the species was analyzed in SEM to understand fracture mechanisms. From these results, it was possible to conclude that the proposed unconventional methodology allowed to characterize the Ni-Ti actuator in terms of fatigue, under the conditions studied. Thus establishing data to validate the application of the actuator in the flow valve, with guarantees over its lifetime. 2019-09-11T17:52:48Z 2019-09-11T17:52:48Z 2018-08-10 doctoralThesis https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/32562 por openAccess Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ Universidade Federal de Pernambuco UFPE Brasil Programa de Pos Graduacao em Engenharia Mecanica
institution REPOSITORIO UFPE
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SILVA, Karla Carolina Alves da
Estudo de fadiga em sensores/atuadores de NI-TI com memória de forma
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