CARATTERIZZAZIONE MECCANICA E MODELLAZIONE NUMERICA DI UNA LEGA A MEMORIA DI FORMA

This thesis focuses on the study of shape memory materials, with a particular focus on nickel-titanium (NiTi) alloys, widely used for their functional properties, such as shape memory and superelasticity. The main constitutive models describing the behavior of these materials are analyzed, highlighting the parameters that influence their response and the most effective formulations for representing their thermomechanical behavior. In parallel, experimental work was conducted to characterize the NiTi alloy, including tensile tests and analysis of DSC results to determine its mechanical behavior; the results were interpreted in terms of superelastic response and phase transformations. A numerical finite element model was developed and applied to the simulation of a real component to assess its reliability in reproducing the main phenomena observed experimentally. The conclusions of the work highlight the results achieved, the limitations encountered, and the prospects for future development.

La tesi affronta lo studio dei materiali a memoria di forma, con particolare attenzione alla lega nichel-titanio (NiTi), ampiamente utilizzata per le sue proprietà funzionali come l’effetto a memoria di forma e la superelasticità. Vengono analizzati i principali modelli costitutivi che descrivono il comportamento di questi materiali, mettendo in evidenza i parametri che ne influenzano la risposta e le formulazioni più efficaci per rappresentarne il comportamento ciclico e termomeccanico. Parallelamente, è stata svolta un’attività sperimentale mirata alla caratterizzazione della lega NiTi, comprendente prove di trazione e analisi dei risultati della DSC per la determinazione del comportamento meccanico; i risultati sono stati interpretati in termini di risposta superelastica e di trasformazioni di fase. È stato sviluppato un modello numerico agli elementi finiti applicato alla simulazione di un componente reale, al fine di valutarne l’affidabilità nella riproduzione dei principali fenomeni osservati sperimentalmente. Le conclusioni del lavoro evidenziano i risultati conseguiti, i limiti riscontrati e le prospettive di sviluppo futuro.