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소성모델에 기초한 형상기억합금의 연속체 구성방정식
Continuum constitutive equation of Shape Memory Alloy based on plasticity model 원문보기

한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회, 2009 Apr. 16, 2009년, pp.30 - 33  

류정현 (서울대학교 기계항공공학과) ,  김상헌 (포스코) ,  조맹효 (서울대학교 기계항공공학과)

초록
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본 논문에서는 형상기억합금의 특징적인 거동을 모사하기위한 구성방정식을 제안한다. 제안되는 구성방정식은 기존의 소성모델을 기초로 하는 현상학적인 모델로, 소성 경화이론에서 사용되는 항복곡면에 대응되는 상변이 곡면을 정의하여 형상기억합금의 비선형 거동을 모사한다. 단, 상변이 곡면이 1개만 존재하는 소성모델과는 다르게, 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 정방향 상변이와 마르텐사이트에서 오스테나이트로의 역방향 상변이를 각각 해석하기위해 독립적인 2개의 상변이 곡면을 정의해주게 된다. 기계적 하중만이 아닌 열적 하중의 변화에도 비선형 거동을 보이는 형상기억합금의 특성을 반영하기위해 상변이 곡면은 응력과 온도의 함수로 정의되며, 이렇게 정의된 상변이 곡면을 바탕으로 리턴 매핑 알고리즘을 적용하여 열적하중과 기계적하중의 변화에 따른 형상기억합금의 거동을 모사하는 구성방정식을 제안하였다.

AI 본문요약
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성능/효과

  • 앞에서 정의된 구성방정식을 검증하기 위하여 제안된 구성방정식을 사용한 해석 결과를 단축 인장실험의 초탄성 거동의 실험 결과를 Lagoudas group의 해석 결과를 그림 3에 나타내으며, 결과가 일치함을 확인할 수 잇다.

후속연구

  • 마지막으로, 상변이 변형률과 마르텐사이트 체적 분율간의 관계식을 정의하기위해서는 주어진 하중에서 마르텐사이트 상과 오스테나이트 상의 강성 차이에서 발생하는 최대 상변이 변형률이라는 변수를 추가적으로 도입할 필요가 있다. 아래 그림은 형상기억합금의 초탄성 거동의 히스테리시스로, 오스테나이트와 마르텐 사이트 상변이에 따른 변형률은 각 상의 강성 차이로 인하여 적용 하중이 증가함에 따라 증가하게 된다.
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