عنوان	تاثیرحفرات ریز بر خصوصیات مکانیکی و رفتار میرایی آلیاژ حافظه‌دار نیکل-تیتانیوم
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	آلیاژ نیکل-تیتانیوم، خواص مکانیکی، رفتار میرایی، شبیه‌سازی دینامیک مولکولی، تاثیر تخلخل
چکیده	آلیاژ حافظه‌دار نیتینول به دلیل ویژگی‌های منحصر‌به‌فردی همچون حافظه‌شکل، ابرالاستیسیته، مقاومت به خوردگی و خواص مکانیکی عالی در زمینه‌های گوناگون از جمله مهندسی پزشکی، عمران و سازه به‌طور گسترده‌ای مورد توجه قرار گرفته است. این پژوهش به بررسی رفتار مکانیکی و خواص میرایی نیتینول در مقیاس نانو پرداخته و تأثیر پارامترهایی همچون دما، تخلخل، نقص‌های ساختاری و دامنه بارگذاری را بر خواص مکانیکی و میرایی این آلیاژ تحلیل شد. به این منظور، با استفاده از شبیه‌سازی عددی بر مبنای دینامیک مولکولی، خواص مکانیکی این ماده مانند مدول الاستیسیته، تنش تسلیم و هم‍چنین رفتار میرایی آن ازجمله چگالی انرژی هیسترزیس، ضریب میرایی، کرنش و تنش پسماند را در دماهای مختلف، با نقص‌های ساختاری ایجاد شده و برای رفتار میرایی تحت بارگذاری چرخه‌ای تا دامنه کرنشی متفاوت بررسی شد. پس از ایجاد ساختار اولیه اتمی، کل جعبه شبیه‌سازی تحت شرایط محیطی مدنظر، پایدار و سطح انرژی آن کمینه شد. در شبیه‌سازی عددی، روش بارگذاری نقش مهمی در دقت نتایج دارد. در روش دینامیک مولکولی، اثرات ناخواسته‌ای مانند نوسانات ناشی از سرعت بالای تغییرشکل یا عدم تعادل موقت می‌توانند دقت نتایج را کاهش دهند. برای رفع این چالش، از روش شبه‌استاتیکی استفاده شد که تغییرشکل به‌صورت تدریجی و مرحله‌ای اعمال شد، که اثرات اینرسی و نوسانات، پایداری انرژی داخلی را کاهش و دقت اندازه‌گیری پارامترهایی مانند تنش و کرنش را افزایش داد. شبیه‌سازی‌های عددی بیانگر آن است که در بارگذاری تک‌محوری، افزایش دما موجب کاهش مقاومت مکانیکی، مدول الاستیسیته و تنش تسلیم می‌شود و تغییر شکل پلاستیک را تسهیل می‌کند. همچنین، نقص‌های نقطه‌ای به‌عنوان مراکز تمرکز تنش عمل کرده و حرکت نابه‌جایی‌ها را تسهیل می‌کنند، که این امر خاصیت میرایی را با افزایش جذب انرژی بهبود می‌بخشد؛ به عنوان مثال با افزایش نقص نقطه‌ای تا 10 درصد، چگالی انرژی هیسترزیس حدود 6 الی 25 درصد افزایش یافت. در بارگذاری چرخه‌ای، افزایش دامنه کرنش در چرخه‌های اولیه بارگذاری، انرژی بیشتری را در ساختار جذب و تلف کرد، اما با تکرار چرخه‌ها، میزان انرژی جذب‌شده کاهش یافت و خستگی مکانیکی و اشباع مکانیزم‌های اتلاف انرژی در ماده آشکار شد. با این حال، در دماهای بالاتر، فعال شدن مکانیزم‌های جدید موجب افزایش توانایی ماده در جذب و دفع انرژی شد؛ به طور مثال، ضریب میرایی طی بارگذاری چرخه‌ای از دمای 250 الی 500 کلوین، بین 25 الی 78 درصد افزایش یافت. سایر پارامترهای مذکور نیر با تغییر شرایط، تغییر کردند. شبیه‌سازی‌ها همچنین نشان دادند که نقص‌های ساختاری در مقادیر کم می‌توانند عملکرد میرایی را بهبود بخشند، اما افزایش بیش از حد این نقص‌ها منجر به کاهش استحکام و خواص مکانیکی می‌شود. نتایج این مطالعه اهمیت آلیاژ نیتینول را در بهبود عملکرد سازه‌های هوشمند، به‌ویژه در کاربردهایی مانند تیرهای پیش‌تنیده، سیستم‌های جذب انرژی و تقویت سازه‌های بتنی و فلزی قدیمی تأیید می‌کند. نیتینول، به‌عنوان یک ماده خودترمیم‌شونده، قادر است تغییرات ناشی از بارگذاری و عوامل محیطی را جبران کرده و پایداری سازه‌ها را در شرایط سخت تضمین کند. این پژوهش اطلاعات مهمی برای طراحی بهینه و استفاده موثر از این آلیاژ در سیستم‌های پیشرفته مهندسی سازه و سایر صنایع فراهم کرده و راه‌گشای تحقیقات بیشتر برای بهینه‌سازی این ماده در کاربردهای گوناگون است.
پژوهشگران	امیر رضائی صامتی (استاد راهنما)، فاطمه فروغیان (دانشجو)