形状记忆合金的细观力学本构模型

定义了一个能反映形状记忆合金超弹性和形状记忆效应的概念：形状记忆因子．利用相变过程中自由能与马氏体体积分数之间的微分关系,推导了形状记忆因子演化方程．从细观力学角度建立了一个考虑马氏体择优取向过程的形状记忆合金三维本构模型．与功能相同的现有模型相比,该模型具有更简单的数学表述和清晰的物理意义．

形状记忆合金的本构关系

利用DSC分析了热流-温度曲线和马氏体体积分数与自由能增量间的微分关系,建立了一个新的余弦型形状记忆合金马氏体相变模型;推导了一个新的形状记忆合金本构方程.研究表明:Liang和Rogers的马氏体相变模型和本构方程分别为本文建立的马氏体相变模型和本构方程所描述的一种特殊情况;本文建立的马氏体相变模型和本构方程比Liang和Rogers及其它现存马氏体相变模型和本构方程能更准确地描述形状记忆合金的相变行为和力学行为.

复杂应力状态下SMA热力学方程的求解

建立了在复杂应力状态下的热力学本构关系 ,并针对纯剪状态下的具体问题建立了热力学非线性方程的求解方法 .利用MATLAB编写的数值计算程序 ,对形状记忆合金耗能弹簧进行了实例计算 .结果表明 ,所建立的方法适用于热力学方程的求解 。

功能梯度形状记忆合金材料的热力学行为

功能梯度形状记忆合金(Functionally graded shape memory alloy,FG-SMA)兼备功能梯度材料和形状记忆材料的双重特性,近年来已经引起科学界的广泛关注。本文根据复合材料力学理论,对功能梯度形状记忆合金复合材料层合板的本构关系进行研究,讨论了变温作用下不同铺层中嵌入形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)夹杂的功能梯度SMA复合材料层合板的热力学行为。数值结果与已有文献报导的研究结果基本一致,且本文研究表明:SMA夹杂嵌入在不同铺层中以及具有不同体积分数的情况下材料展示了不同的热力学行为。

形状记忆合金薄板低速冲击载荷下热力耦合行为分析

进行形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)薄板不同冲击能量条件下低速冲击实验,以SMA 热力学本构模型为理论基础,通过数值手段对超弹性SMA 薄板的冲击响应进行仿真分析,探究冲击载荷作用下SMA 热力耦合行为特征。结果表明:数值仿真结果与实验数据吻合良好,有效表征了SMA 薄板冲击过程中的变形、相变、耗散、温变等热力耦合行为特征。

材料参数与镍钛形状记忆合金的本构关系

在Ｔａｎａｋａ模型基础上，我们讨论了形状记忆合金热力学特性的本构关系。特别注意了桓温拉伸过程和强迫回复过程。本构方程的材料参数，即弹性模量Ｄ，变化张量Ω，热力弹性张量均以镍钛合金实验测试值来确定。在不同的应力－应变－温度关系试验中发现Ｄ和Ω与温度之间有很强的相关性。