Evaluation of fracture parameters of niti shape memory alloy using digital image correlation

Abstract

Şekil hafızalı alaşımlar (SMA) ve bu tip alaşımların en bilinen biçimi olan Nitinol (NiTi), sahip oldukları özgün nitelikler sayesinde önemli bir çalışma alanı haline gelmişlerdir. Bu tez çalışmasında NiTi şekil hafızalı alaşımın kırılma davranışı incelenmiştir. Bu süperelastik NiTi alaşımlarda görülen iki katı faz arası martensitik faz dönüşümünün etkisini araştırmak amacıyla dijital görüntü korelasyonu yöntemi (DIC) kullanılmıştır. Östenit fazdan martenzit faza geçişin NiTi alaşımlarının kırılma davranışı üzerindeki etkisini görmek amacıyla hem faz dönüşümünü mümkün kılan oda sıcaklığında, hem de bu dönüşümü engelleyen sıcaklıklarda kırılma testleri gerçekleştirilmiştir. DIC yöntemiyle elde edilen yer değişim verileri kullanılarak kritik stres yoğunluğu faktörü hesaplanmış, doğrusal elastik kırılma mekaniği (LEFM) ve sonlu elemanlar (FE) analizi ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. NiTi parçalar test edilmeden önce, davranışı bilinen alüminyum parçalar test edilerek kullanılan yöntemin geçerliliği sınanmıştır. NiTi alaşımını karakterize etmek ve malzeme özelliklerini bulmak için her iki sıcaklıkta da çekme testleri yapılmıştır. DIC ölçümlerine dayanan deneysel bir yöntem uygulanarak martenzitik faz bölgesinin boyutu hesaplanmış ve önceki teorik çalışmalarla karşılaştırılmıştır.

In this work, Digital Image Correlation (DIC) is used to investigate the eectof martensitic phase transformation on fracture behavior of NiTi shape memory alloy.To nd out the eect of phase transformation from austenite to martensite on fracturebehavior of NiTi shape memory alloy, fracture tests were conducted at both room temperaturewhere phase transformation occurs and at the temperature that prevents thistransformation. Displacement eld that was obtained using DIC was used to estimatecritical stress intensity factor. Results were compared to the ones obtained using linearelastic fracture mechanics (LEFM) and nite elements (FE). Before testing NiTi, thewhole process was done using aluminum to validate the method. To characterize theNiTi, tensile tests at both temperatures were done and material properties were extracted.An experimental method based on DIC measurements was applied to estimatethe size of martensitic phase zone and the result was compared to previous theoreticalstudies.