Phänomenologische und mikroskopische Modellierung von Formgedächtnislegierungen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung von Modellen zur Beschreibung des Materialverhaltens von Formgedächtnislegierungen. Schwerpunkt ist die Einbindung des an experimentellen Versuchen beobachteten komplexen Materialverhaltens in Materialmodellen auf phänomenologischer und mikromechanischer Basis. Im phänomenologischen Modell wird das komplexe spannungsmoden-abhängige Materialverhalten mit Hilfe von Wichtungen der Spannungsmoden simuliert. Vergleichsweise wird im mikromechanischen Modell die Entwicklung der Mikrostruktur bestimmt und auf das makroskopische Materialverhalten zurückgeführt. Dieses mikromechanische Verhalten ermöglicht die besonderen pseudoelastischen und pseudoplastischen Effekte dieser Legierungen, es fundiert nicht auf einer Versetzung, sondern auf einer Phasentransformation. Diese Transformation ist sowohl ein Umklappen der Phase Austenit in die Phase Martensit als auch umgekehrt. Es existiert nur eine Variante der Austenitphase und mehrere Martensitvarianten. Um innere Verzerrungen zu minimieren werden nicht einzelne Martensitvarianten gebildet, sondern sogenannte Zwillinge von Martensitvarianten. Diese Zwillinge entzwillingen und orientieren sich neu, wenn größere Belastungen auf das Material wirken. Die Art der Anordnung und die Wahl der sich bildenden Martensitvarianten ist sehr komplex und beruht auf dem Konzept der Energieminimierung. Mit Hilfe dieses Konzeptes wird das mikromechanische Verhalten bestimmt.