تحلیل روند تغییرفاز ناشی ازتغییر ساختار کریستالی آلیاژ های حافظه دارشکلی تحت بارهای مکانیکی یا حرارتی بسیار پیچیده است. با توجه به درگیری ترمومکانیکی موجود در آلیاژ های حافظه دار شکلی، در صورت سریع بودن نرخ بارگذاری، تولید/جذب حرارت طی تغییرفاز رفت/برگشت منجر به تغییرات دمایی ماده می شود که بر رفتار مکانیکی آن تاثیرگذار است. در این مقاله الگوریتمی مبتنی بر روش اجزاء محدود جهت درنظر گرفتن رفتارهای پیچیده مکانیکی، حرارتی و درگیر آلیاژ های حافظه دارشکلی ارائه شده است که هر دو رفتار منحصر به فرد این مواد یعنی سوپرالاستسیته و حافظه دار شکلی را در بر می گیرد. به منظور نشان دادن کارایی و دقت الگوریتم ارائه شده، چند مساله کلیدی شبیه سازی و مورد بحث قرار گرفته است.

توجه به راهکارهایی که بتوان پس از بارگذاری شاهد کرنش های پسماند کمتری در دیوارهای برشی بتنی بود همواره مورد توجه پژوهشگران مختلف بوده است. رفتار حافظه شکلی آلیاژهای حافظه دار شکلی این امکان را برای آن ها به وجود می آورد که پس از باربرداری با اعمال تنش و یا دما کرنش های پسماند خود را حذف کنند. از این خاصیت می توان جهت پیش فشرده کردن دیوارها استفاده نمود. هدف از این مقاله بررسی اثر استفاده از خاصیت حافظه شکلی مواد حافظه دار شکلی در دیوارهای برشی با درصدهای مختلف کاربرد میلگرد آلیاژ حافظه دار شکلی می باشد. همچنین اثر استفاده از خاصیت حافظه شکلی مواد قبل از بارگذاری و اثر پیش فشردگی بتن توسط این خاصیت مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور، با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ABAQUS رفتار مدل های مختلف مورد ارزیابی قرار می گیرند. نتایج حاصل از این تحقیق بیانگر کاهش کرنش های پسماند در صورت استفاده از میلگردهای آلیاژ حافظه شکلی مارتنزایتی می باشد که البته پیش کشیدگی قبل از بارگذاری بر اساس رفتار حافظه شکلی ضمن افزایش این اثر موجب افزایش مقاومت نیز می گردد.

براساس آیین نامه های رایج طراحی لرزه ای، قابلیت بهره برداری سازه ها، پس از وقوع زلزله های شدید ضروری نیست و فقط نجات جان انسان ها حائز اهمیت است. این موضوع سالانه سبب هدررفت سرمایه عظیمی در جهان می شود. در سال های اخیر، محققان با استفاده از روش ها و مصالح جدید، قابلیت ترمیم و بهره برداری سازه را پس از وقوع زلزله های شدید، مدنظر قرار داده اند. به عنوان مثال، استفاده از مصالح دارای خاصیت ارتجاعی بالا و کرنش پسماند اندک، همانند آلیاژهای حافظه دار شکلی ((SMA))، پیشنهاد شده است. در این تحقیق کاربرد این آلیاژها در مهاربندهای زانویی فولادی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی در سیستم مهاربندی زانویی، امکان استفاده مجدد سازه را پس از زلزله، فراهم می کند.

آلیاژهای حافظه دار شکلی ((SMA)s) خاصیت بازیابی تغییر شکل دایمی را دارا بوده و ازجمله آلیاژهای فلزی هستند که ویژگی های معمولی فلزها مانند مقاومت، سختی، کارایی، و غیره را از خود نشان می دهند. ازجمله کاربردهای این آلیاژها می توان در جداسازی لرزه ای سازه ها، خود ترمیمی عناصر ساختمان، صنعت هواپیما، پزشکی، مکانیکی و ساخت مدل های موثر و ابزار محاسباتی اشاره نمود. در این مقاله به مطالعه اثر آلیاژهای حافظه دار شکلی بر رفتار چرخه ای اتصالات بتن آرمه پرداخته می شود. برای این منظور، پس از راستی آزمایی دو مدل آزمایشگاهی در نرم افزار Seismo Struct، تاثیر چهار پارامتر مقاومت فشاری بتن، اثر موقعیت (SMA) در داخل ناحیه بحرانی، استفاده هم زمان از این آلیاژ به عنوان میلگرد و خاموت و تاثیر مقطع معادل دایروی ستون با خاموت تنگ یا دورپیچ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییر مقاومت فشاری بتن در ناحیه الاستیک بر رفتار اتصال بدون تاثیر بوده، اما در ناحیه غیرالاستیک ظرفیت تحمل بار با افزایش 30 درصدی مقاومت فشاری بتن حدود دو درصد افزایش یافته است. از طرفی دیگر، تاثیر (SMA) در داخل ناحیه بحرانی سبب اضافه سختی، افزایش سختی و انرژی جذب شده چرخه ای شده است. همچنین، در حالت استفاده از میلگرد طولی از جنس فولاد و خاموت از جنس (SMA)، با حذف پدیده باریک شدگی از نمودار های چرخه ای، افزایش در انرژی جذب شده چرخه ای را به دنبال داشته است. نهایتا منحنی های پوش رفتار چرخه ای نمونه با مقطع ستون دایروی معادل، چه با خاموت از نوع تنگ و چه از نوع دورپیچ، تقریبا منطبق بر یکدیگر بوده و در مقایسه با نمونه مرجع سختی الاستیک بیش تری داشتند.

امروزه استفاده از مصالح نوین به جهت بهبود ویژگی های مثبت سازه از جمله توانایی برگشت پذیری، شکل پذیری، توانایی اتلاف انرژی و. . . در حال افزایش است. یکی از این مصالح آلیاژهای حافظه دار شکلی هستند که می توانند بر روی ویژگی های سازه تاثیرات مثبت زیادی بگذارند. در این مطالعه سعی گردیده تا تاثیر آلیاژهای حافظه دار شکلی بر بهبود ویژگی های دیواربرشی با بازشو ارایه گردد. بدین منظور دیواربرشی با بازشوی متقارنی که توسط یکی از محققین در آزمایشگاه ساخته شده است، مدلسازی شده و پس از صحت سنجی نتایج مدلسازی با نتایج آزمایشگاهی، تاثیر آلیاژهای حافظه دار شکلی بر توانایی اتلاف انرژی، قابلیت برگشت پذیری و شکل پذیری سازه مورد مطالعه قرار داده شده است. نتایج حاصل از تحلیل چرخه ای و تحلیل بارافزون، حاکی از افزایش قابلیت برگشت پذیری و شکل پذیری سازه و کاهش توانایی اتلاف انرژی آن در صورت استفاده از آلیاژ حافظه دار شکلی است. میزان این تغییرات در رفتار سازه به شدت به محل استفاده از آلیاژ حافظه دار شکلی در سازه بستگی دارد. طی بررسی های انجام شده محل بهینه استفاده از این آلیاژها در سازه از نظر توانایی اتلاف انرژی، برگشت پذیری و شکل پذیری، تیرپیوند و از لحاظ کاهش هزینه های مصرف آلیاژ حافظه دار شکلی، جان دیوار است.

در پژوهش حاضر، یک میراگر فلزی جاری شونده جدید از جنس آلیاژهای حافظه دار شکلی به منظور استهلاک انرژی و کنترل خسارت در اعضاء اصلی سازه های فلزی ارائه شده است، که از یک قسمت اصلی با هندسه آگزتیک و ساختار ضریب پواسون منفی تشکیل شده است، که از طریق تغییرشکل پلاستیک انرژی را جذب می کند. به منظور بررسی قابلیت جذب انرژی میراگر ارائه شده، مجموعه ای از تحلیل های غیرخطی شبه استاتیکی تحت بارگذاری کشش مستقیم و به کمک نرم افزار ABAQUS بر روی میراگر با پارامترهای هندسی مختلف انجام پذیرفته است. رفتار سوپرالاستیک آلیاژهای حافظه دار شکلی با استفاده از روابط ساختاری برینسون و به کمک زیربرنامه UMAT تعریف شده است. نتایج بررسی های المان محدود، نشان دهنده میزان شکل پذیری قابل قبول المان پیشنهادی و قابلیت بالای استهلاک انرژی می باشد. همچنین، مشاهده می شود که در حالت بهینه انرژی جذب شده ویژه و شکل پذیری میراگر آگزتیک پیشنهادی از جنس آلیاژ حافظه دار شکلی به ترتیب برابر J/kg 39/2 و 44 به دست می آید که به ترتیب در حدود 114% و 81% بیشتر از میراگر فولادی متناظر می باشد. بنابراین، میراگر جدید ارائه شده می تواند با رفتار شکل پذیر خود مقدار زیادی از انرژی ورودی را مستهلک نماید و به علت سادگی و عملکرد بالا جایگزین بسیاری از میراگرهای فلزی موجود شود.