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SMA 伪弹性和形状记忆特性的描述

基于混合物理论,结合Tanaka的相变描述,给出了小变形、初始各向同性和塑性不可压缩条件下形状记忆合金的三维  (本文共6页) 阅读全文>>

西南交通大学
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NiTi形状记忆合金宏细观热—力耦合循环本构模型研究

NiTi形状记忆合金以其优越的超弹性、形状记忆特性、生物相容性以及高阻尼特性,被广泛地应用在航空航天、生物医学工程、土木工程等领域。NiTi形状记忆合金作为结构中的关键元件,在服役过程中常常受到循环热-力荷载的作用。在NiTi形状记忆合金的循环变形过程中,功能性劣化(超弹性和形状记忆效应的劣化)和热-力耦合效应是两个不可忽略的重要因素,并且相互作用和影响。因此,很有必要建立考虑功能性劣化特性和热-力耦合效应的本构模型来描述和预测NiTi形状记忆合金结构和器件在各种复杂热-力荷载作用下的循环变形特性。近年来,已有不少学者基于实验现象在不同尺度上建立了NiTi形状记忆合金的本构模型。在宏观尺度上,已有的模型仅仅考虑了功能性劣化特性或热-力耦合效应中的一种,对功能性劣化特性的描述采用唯象方法,缺乏相应的物理机理。在细观尺度上,已有的模型仅仅关注NiTi形状记忆合金在一个加-卸载下的热-力学响应,由于尚未考虑到材料功能性劣化所对应的内在...  (本文共201页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

镍钛铌形状记忆合金宏细观力学行为研究

Ni_(47)Ti_(44)Nb_9形状记忆合金在一定条件下(Ms+30℃)变形(16%预变形)后可获得宽的相变滞后和良好的形状记忆效应,这对实际工程应用具有十分重要的意义。用这种合金制成的记忆合金连接件和紧固件可在常温下运输和存储而无需保存在液氮中,应用极为方便。为研究该材料在预变形后马氏体逆相变温度As提高的热力学机理,以建立相应的数值方法并模拟Ni_(47)Ti_(44)Nb_9形状记忆合金管接头的装配过程,本文在分析国内外有关形状记忆合金本构行为研究现状的基础上,结合近年来有关Ni_(47)Ti_(44)Nb_9形状记忆合金试验研究得到的新现象,从试验、宏观本构模型、细观本构模型、数值模拟等方面对Ni_(47)Ti_(44)Nb_9形状记忆合金进行了较为系统的研究。主要研究工作和结论如下:1、系统地研究了Ni_(47)Ti_(44)Nb_9形状记忆合金的典型热力学特性:研究了不同温度时合金在拉伸、扭转载荷作用下的响应特性...  (本文共150页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京交通大学
北京交通大学

形状记忆合金材料的细观力学模型若干问题研究

智能材料是信息科学融入材料科学的产物,已成为材料科学领域的一个重要分支。由于形状记忆合金具有许多特有的性能,形状记忆合金引起了复合材料研究领域的广泛关注,提出了智能形状记忆合金复合材料的概念。磁控形状记忆合金除了具有传统的温控和应力控制记忆合金的一般特点外,还可以在磁场的作用下输出应变。它响应频率快,可以把磁能转化为机械能,极大地拓展了形状记忆合金的应用前景,是一种理想的多功能材料。本构关系的研究是应用与发展这类材料的关键性问题,本文基于细观力学的理论和热力学原理,通过选取适当的状态变量,研究了形状记忆合金增强复合材料本构关系和磁控形状记忆合金的本构关系。具体工作如下:基于细观力学的方法和热力学原理,从细观结构到宏观状态进行分析,将形状记忆合金增强复合材料作为三相等效系统进行分析,三相等效系统指基体相、奥氏体相和生成相马氏体相,形状记忆合金整体的体积百分比不变,建立了一个简单、准确的本构模型,分析形状记忆合金增强复合材料的宏观力...  (本文共140页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学

形状记忆合金的断裂行为数值模拟分析

由于形状记忆合金具有超弹性和形状记忆效应,使得在研究其断裂力学行为时变得非常复杂,内在的与外在的影响机理至今仍没有人能够解释清楚,为了满足形状记忆合金构件安全设计的需要,防止断裂破坏事故的发生,提高SMA的力学性能,对其裂纹问题进行研究,对校核缺陷构件可能发生的隐患,特殊部位应力集中状况,预测构件的断裂疲劳损伤寿命等,有着重要的现实意义。研究内容如下:介绍了马氏体相变的特征和热弹性马氏体相变的判断依据,形状记忆合金的相变属于热弹性马氏体相变。形状记忆合金的变形是由马氏体相变或马氏体择优取向来实现的,介绍了形状记忆效应的机理和超弹性应力应变关系。利用ANSYS内置的SMA单元材料库模型,对形状记忆合金板中心裂纹问题的二维、三维和斜裂纹情况进行了数值模拟,求解了形状记忆合金裂纹问题的裂尖附近等效应力值,并选取适当变量讨论了不同情况下等效应力与其内变量之间的关系。通过改变加载的载荷大小和加载方式,讨论了裂纹前缘的最大正应力值、最大等效...  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
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基于相变微结构的形状记忆合金本构描述

热力载荷作用下形状记忆合金(shape memory alloy, SMA)特有的热弹性马氏体相变赋予其奇异的特性,如铁弹性(ferroelasticity, FE)、形状记忆效应(shape memory effect, SME)和伪弹性(pseudoelastisity, PE)等。这些诱人的特性使形状记忆合金作为一种重要的机敏材料近年来受到人们巨大的关注,并迅速在工业、国防、仪表和医疗领域获得广泛的应用。形状记忆合金在高新技术领域中的迅速增长的应用要求人们对其热力学特性尤其是对其在多轴复杂加载史下的热力学特性进行全面了解和正确的描述。人们已经认识到材料的宏观变形特性与材料在各个尺度下的变形特性有着密切的关系,并从大量事实中得到了一个共识,即材料的宏观特性取决于材料的微观结构。对形状记忆合金的实验表明,其在拉伸和扭转过程中宏观响应特性的差异与其微结构的差异紧密相关,尤其是在马氏体相变和逆相变过程中其片层微结构的形成与发展不同...  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>