Análise da influência do tratamento térmico de elementos de SMA no comportamento dinâmico de um oscilador pseudoelástico

Abstract

Ligas com memória de forma (Shape Memory Alloys – SMA) apresentam um grande potencial de dissipação de energia em regime pseudoelástico, associado ao laço de histerese do material. Este laço é fortemente dependente de tratamentos termomecânicos. De modo a avaliar tal potencial em molas de SMA e os efeitos de tratamentos térmicos no comportamento dinâmico de um oscilador, molas solubilizadas de Ni(50,7%)-Ti são submetidas a diferentes envelhecimentos térmicos, a 300 ºC, 400 ºC, 500 ºC e 600 ºC por 30, 60, 90 e 120 minutos para cada uma das temperaturas. A análise experimental baseia-se na caracterização das molas a partir da definição das temperaturas de transformações de fase, definidas por meio da Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), e das áreas dos laços de histerese, obtidas através de diagramas carga x deslocamento de ensaios quase-estáticos de tração e que indicam a energia dissipada ao longo de um ciclo completo de carregamento. As molas que apresentam maior potencial dissipativo, com envelhecimento a 500 ºC, são então ensaiadas como elemento pseudoelástico de um oscilador não-linear para avaliação da influência dos tratamentos térmicos no comportamento dinâmico do sistema. Na análise dinâmica, o oscilador é submetido a varreduras harmônicas crescentes e decrescentes, para diferentes amplitudes de excitação de base, mostrando um maior potencial para a mola envelhecida a 500 ºC por 120 minutos, que apresentou as menores amplitudes máximas de vibrações. A partir disso, são feitas simulações numéricas dessa mola, através das quais verificou-se que o aumento da área do laço ocasiona uma redução das amplitudes máximas do sistema, enquanto que o aumento da rigidez resulta em um aumento da frequência de ressonância e das amplitudes máximas na resposta dinâmica do oscilador pseudoelástico.