形状记忆合金的一维连续超弹性滞回模型

当前,关于形状记忆合金（SMA）滞回模型的种类很多,其中Graesser模型被认为是较为实用且相对简单的以连续方式表达的模型。然而,Graesser模型并没有考虑应变速率的影响,因此仅对低速加载的SMA比较理想。在利用SMA的超弹性（PE）进行被动耗能时,SMA是在一定速度下进行的,因此考虑应变率的影响更具有普遍意义。本文目的是以SMA拉伸滞回试验为基础,建立考虑应变率影响的一维连续超弹性滞回模型。在Graesser模型的基础上,采用数值分析和实验验证相结合的方法,重点考虑应变率的影响。首先,进行不同条件下的SMA循环拉伸试验,明确主要影响因素;其次,在循环试验的基础上建立超弹性状态下的滞回模型,并确定有关参数;最后,通过其它实验条件下的结果验证所提出模型的有效性,并进行数值仿真分析。数值分析和实验结果均表明所建立的考虑应变率影响的SMA一维超弹性滞回模型可以有效体现其基本力学性能,且简单实用,可用于利用SMA超弹性的结构的动力反应分析。     

循环加载条件下形状记忆合金丝的超弹性研究

由于形状记忆合金具有优良的力学性能,近年来在土木工程领域受到广泛关注.通过在不同的循环加载条件下对形状记忆合金丝材进行的拉伸试验,以相变应力、相变应变、弹性模量、残余应变、耗能能力等作为合金丝材的超弹性特征参数,分析这些特征参数与应变幅值、加载频率、循环次数的关系.结果表明：应变幅值和循环次数对形状记忆合金超弹性性能的影响较大,而加载频率的影响基本可以忽略,实际应用时,应根据具体情况进行试验研究并合理设计.     

形状记忆合金超弹性的Preisach滞回模型

以形状记忆合金（SMA）单向拉伸试验结果为基础,建立其超弹性的Preisach滞回模型。以Preisach滞回理论为基础,采用数值分析和实验验证相结合的方法,创建了SMA超弹性一维滞回模型。SMA与普通材料相比,除具有独特的形状记忆效应（SME）以外,还具有独特的超弹性性质。利用这种非线性的超弹性设计的减振器、耗能器和阻尼器在工程界得到广泛的应用,已受到国内外研究学者的高度重视。在完成SMA应力-应变单向拉伸试验的基础上,提取两组具有代表性的实验数据,一组用于训练Preisach滞回模型,另一组用于验证所提出模型的有效性。用经训练的滞回模型计算出的应力-应变关系与实验结果吻合程度很好。所提出的SMA超弹性滞回模型,可以有效的表达SMA超弹性应力-应变关系。     

不同相状态下CuAlNi形状记忆单晶体的超弹性行为

采用沿CuAlNi单晶β相＜011＞方向施加拉应力的方法研究了各特征温度范围的超弹行为。研究表明：由Af以上的在较高应力下冷却至Mf以下卸载时有很高的弹性回复;在Mf以下施加较大载荷并卸载后有超弹应变;Af以上加载贯穿整个降温升温循环过程产生大于8％的应力双程形状记忆效应;Af以上等温负载导致应力诱发马氏体的稳定化,稳定化后的材料可通过热衔环或Af-Md间的加载－立即卸载循环实现“反稳定化”;等温处理还会造成应力诱发马氏体的“再稳定化”。     

循环载荷下形状记忆合金丝力学性质试验研究

通过不同变形速率下的形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)丝的加卸载循环试验,研究了循环次数、变形速率对SMA力学性质的影响。结果表明:加卸载循环试验中SMA丝的相变应力、残余应变、等效阻尼比等参数均随着循环次数的增加而减小,SMA各力学参数随循环次数的持续增加趋于稳定;随变形速率增加,SMA马氏体正相变应力和等效阻尼比增加,马氏体逆相变应力逐渐减小,当速率持续增加至一定范围时,SMA的力学性质对速率的敏感性降低;加卸载循环训练期间的变形速率对稳定后SMA的力学性质影响不显著。此结果可为SMA的循环训练和SMA阻尼器的设计提供参考。     

残余应变对镍钛形状记忆合金超弹性抑制效应的实验研究

镍钛形状记忆合金在特定的加载条件下超弹性将严重退化并导致结构发生功能性失效。通过单调加载和循环加载实验研究来揭示镍钛形状记忆合金超弹性性能的退化机制。结果表明:在单调载荷下,残余马氏体和马氏体塑性屈服将导致残余应变的产生,残余应变能稳定应力诱发的马氏体并阻碍其逆相变,导致耗散能的降低;在拉伸-卸载的应力循环载荷下,残余应变和耗散能与加载应力水平密切相关,当峰值应力高于马氏体塑性屈服应力时,由于逆相变被塑性变形约束,逆相变在循环初期即被完全抑制,耗散能急剧下降,超弹性几乎丧失殆尽。上述结论将为镍钛形状记忆合金元器件的设计和安全评估提供重要的参考。     

形状记忆合金丝加固古塔墙体抗震性能试验研究

针对砖石古塔墙体抗震性能差的问题,提出采用形状记忆合金丝(SMA丝)对古塔墙体进行抗震加固的新技术.为研究其加固效果,对SMA丝进行了力学性能测试,分析应变幅值对其耗能的影响,并通过SMA丝加卸载训练使其保持稳定的完全超弹性状态;通过2片SMA丝加固古塔墙体模型(1片完好墙体和1片损伤墙体)和1片未加固古塔墙体模型的拟...     

铬青铜超塑性压缩试验

对工业用铬青铜ＱＣｒ０．５－０．２－０．１进行了超塑性压缩试验研究,测定了其超塑流变曲线、ｍ值,考察了温度,应变速率对流变应力的影响以及超塑压缩压缩变形后的显微组织。结果表明,７４０－８２０℃,应变速率１．６７＊１０＾－４－１．３３＊１０＾－３Ｓ＾－１的范围内该合金具有较好的超塑性,为其超塑矩形工艺提供了试验依据。     

形状记忆合金紧缩滞回型伪弹性的

研究形状记忆合金（ＳＭＡ）紧缩型伪弹性的数学模型,以一阶微分方程形式描述此类材料制成的减振降噪元件的恢复力模型,可以通过调节参数描述不同形态的恢复力－变形关系．在此模型基础上,分析由此类元件构成的减振系统在不同条件下的振动响应规律．结果表明,该数学模型不仅简单实用、普遍适用,而且能很好地描述这类非线性振动系统的特性．同时,此类减振装置对较强烈的振动有更好的抑制作用．     

人工椎间盘的超弹性变形分析

为了分析人工生物材料的基本性能,并了解人工生物材料在人体环境中的实际工作状态,建立了人工椎间盘的平面应变超弹性力学模型,包括上下骨板、外环和中间核3部分;研究了在拉、压、剪切作用下人工椎间盘的超弹性变形和应力-应变关系.研究结果表明,超弹性力学模型能很好地模拟人工椎间盘的非线性载荷-位移曲线和应力-位移曲线.     

形状记忆合金本构模型的研究进展

为了进一步推动形状记忆合金本构模型的发展与工程应用,综述了形状记忆合金本构模型的发展状况;对具有一定影响的模型的理论基础、应用范围及优缺点等进行了分析和比较;并介绍了作者提出的计算完全约束下回复力的本构模型;指出了目前在本构模型研究中应考虑的因素和拟解决的一些关键问题,在主、被动控制尤其是在主动控制中,建立全面系统的相变运动方程及应力一应变一温度本构模型是十分重要的.     

多维形状记忆合金阻尼器的设计及性能研究

一种新型超弹性形状记忆合金(SMA)阻尼器被提出.该阻尼器能够承受平面内、平面外以及扭转方向的荷载作用,用于结构减震或隔震中,可实现多维被动控制.描述了阻尼器的结构及工作原理,通过力学分析建立了理论模型;利用Matlab程序计算了阻尼器各个方向的滞回曲线,并分析了位移方向、位移幅值以及SMA丝长度(或外、内筒直径比)对其滞回特性的影响.     

形状记忆合金自动启闭洒水灭火喷头的研制

以形状记忆合金热－机械动作组件作为自动启闭洒水喷头的感温驱动元件,设计了一种新型自动启闭洒水灭火喷头——形状记忆合金自动启闭洒水喷头．论述了形状记忆合金自动启闭洒水喷头的结构原理和动作特性,并将其与热双金属片感温驱动元件动作元件的动作特性进行了比较和分析     

形状记忆合金在油井封隔器中的应用研究

传统自封型封隔器采用橡胶皮碗作为密封材料,耐高温性能差,使用寿命短。利用形状记忆合金的记忆性能,将形状记忆合金设计成封隔器中的密封部件——密封圈,封隔器在低温状态下到油井指定位置,当温度升高达到合金的Af点后,密封圈可自动恢复原来的形状和尺寸,其膨胀产生的应力使密封圈与油井井壁紧密接触,起到密封作用。利用形状记忆合金对温度变化的响应,可以简化产品结构,降低密封和解封的施工难度,满足高温生产环境的要求,提高产品的使用寿命。     

NiTi形状记忆合金表面改性的研究进展

作为一种医用金属材料，NiTi形状记忆合金在医学领域得到了广泛的应用。但由于Ni离子的溶出影响了其耐蚀性和生物相容性，故要对合金表面进行改性处理。本文介绍了目前常用的表面改性技术，并对NiTi形状记忆合金的表面改性状况作了简要地叙述。     

柱状晶CuAlNi形状记忆合金控温水阀的设计与性能

用柱状晶CuAlNi形状记忆合金作为感温及控制元件,将其进行定型处理成弹簧,测试了相变温度及回复力.设计制作控温水阀,并对其性能进行测试.结果显示,在进水温度为50 ～ 70℃的范围内,不同阀芯位置的出水温度分别为38.50、38.75℃,调温性能可靠,控温精度为1.50℃,误差小.     

时效工艺对Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Zr-C合金形状记忆效应的影响

利用弯曲和拉伸试验研究了时效对 Fe-20Mn-5Si-8Cr-5Ni-0.12C-0.91Zr 合金形状记忆效应的影响,用扫描 电镜、X 射线衍射仪等分析了时效过程中该合金组织形态和组成相的变化.结果表明:该合金经 1 200 ℃ × 2 h(水冷)+800 ℃× 2 h 时效处理,当预应变量 =3.8%时,其形状记忆恢复率为 74%,可恢复应变为 2.81%,其形 状记忆性能优于不含 Zr和 C 的经热机械循环训练的 Fe-20Mn-5Si-8Cr-5Ni合金.