ESTUDO DE DISPOSITIVOS PSEUDOELÁSTICOS PARA A APLICAÇÃO EM ATENUADORES DE VIBRAÇÃO

Abstract

Shape memory alloys (SMAs) present the capability to develop large forces and displacements with low power consumption. Due its special characteristics SMAs has been used in many different applications. Pseudoelastic hysteresis loop observed in austenitic SMAs is associated to energy dissipation. Therefore, pseudoelastic SMA elements can be used as vibration attenuators. This work presents a nonlinear numerical model based on the Finite Element Method to study the behavior of vibration attenuators with SMA elements. The model considers the presence of two phases (martensite and austenite) and large displacements, and is applied to study the pseudoelastic behavior of three geometries of SMA absorber elements: cylindrical bars, helical springs and Belleville springs. Numerical results show that the model is in close agreement with those obtained by experimental tests, indicating that the model can be used to represent the pseudoelastic behavior of SMA elements. Finally several loading conditions are analyzed with the proposed models to assess the capability of the three pseudoeleastic SMA elements to dissipate energy.

As ligas com memória de forma (SMAs - Shape Memory Alloys) possuem a capacidade de desenvolver grandes forças e deslocamentos através de um baixo consumo de energia. Devido a estas características especiais, as SMAs têm sido utilizadas em diversas aplicações. O laço de histerese pseudoelástico observado nas SMAs austeníticas está associado a dissipação de energia. Dessa forma, elementos de SMA pseudoelásticos podem ser utilizados como atenuadores de vibrações. Este trabalho apresenta um modelo numérico não linear baseado no Método de Elementos Finitos para estudar o comportamento de atenuadores de vibração com elementos de SMA. O modelo considera grandes deslocamentos e a presença de duas fases (martensita e austenita) e é aplicado ao estudo do comportamento pseudoelástico de três geometrias de elementos de SMA: barras cilíndricas, molas helicoidais e molas Belleville. Os resultados numéricos mostram que o modelo apresenta uma boa concordância com resultados experimentais, indicando que pode ser utilizado para representar o comportamento de elementos pseudoelásticos de SMA. Finalmente, diversas condições de carregamentos são analisadas com os modelos propostos para avaliar a capacidade de dissipação de energia das três geometrias de elementos de SMA pseudoelásticos.