Investigation and design of experimental activities to test mechanical features of SMA

The work of the thesis revolves around the design of devices, and investigation of experimental activities, that can be used for the estimation of SMA material properties. Specifically, focusing on identification of the thermomechanical parameters, and damping estimation of SMA laminae. Additionally, on proposing methods for delamination testing, in case the SMAs are used in a layer composite form. With this in mind, research has been divided into three distinct areas: - Thermomechanical characterization of SMAs - Structural damping evaluation of SMAs - Delamination (static) testing, and SMA layer hole pattern determination This thesis was developed as a part of a larger project that is being carried out in collaboration between Politecnico di Milano (Italy) and Purdue University (USA). The aim of this project is to develop of a novel meta-composite material, containing Cu-based SMAs, to be used in semi-passive damping of vibrations. The expected result of the thesis work is to obtain: - methods for estimating values of characteristic SMA alloy thermomechanical parameters, in order to fully describe its behavior, and which can be used for development of a numerical model of SMA alloys - methods of testing samples of SMAs with different chemical compositions under different working conditions (i.e. mechanical and thermal loads), and evaluating the difference in their performance, in terms of: damping, and delamination resistance

Il lavoro svolto durante la tesi riguarda la progettazione di dispositivi, e l’analisi di attività sperimentali, che possono essere utilizzate per la caratterizzazione delle proprietà dele leghe a memoria di forma (SMA, Shape Memory Alloys). In dettaglio, il lavoro si è focalizzato sull’ identificazione dei parametri termo-meccanici, e la valutazione dello smorzamento della lamina di SMA. In aggiunta sono stati proposti metodi per la valutazione del processo di delaminazione, nel caso in cui gli SMA vengano incorporati in forma di layer per sistemi compositi. A tal fine, le ricerche per lo sviluppo della tesi sono state suddivise in tre aree differenti: - Caratterizzazione termomeccanica degli SMA - Valutazione dello smorzamento strutturale degli SMA - Test statici di delaminazione, e patternizzazione della lamina metallica Questa tesi è stata sviluppata come parte di un progetto più ampio, realizzato con una collaborazione tra il Politecnico di Milano (IT) e la Pordue University (USA). Il principale obiettivo di questo progetto è lo sviluppo di un nuovo materiale meta-composito, contenete SMA a base rame, per essere utilizzato come dispositivo semi-passivo per lo smorzamento delle vibrazioni. Da questa tesi ci proponiamo di ottenere: - metodi per la stima dei valori caratteristici degli SMA come i parametri termomeccanici, che vengono utilizzati per descrivere il comportamento di queste leghe, e che possono essere sfruttati per sviluppare il modello numeric - metodi per i test su provini metallici con diverse composizioni chimiche sotto diverse condizioni di lavoro (i.e. carichi meccanici e termici), e la valutazione delle diverse performance come: smorzamento e resistenza alla delaminazione