一种描述形状记忆合金拟弹性变形行为的本构关系

本文给出一种描述形状记忆合金拟弹性变形现象的本构关系,可用于多晶材料在一般应力状态下及单晶材料在单轴应力下的变形情况。该本构关系采用弹性应变与相变应变迭加形式,物理意义明显,形式简洁。对 Cu-Zn-Sn 合金及 Ti-Ni 合金材料的变形行为进行了模拟计算,结果与实验值有较好的吻合。     

Deformation Behavior Modeling of SMAs Under Cyclic Loading Based on Rational Interpolation北大核心CSCD

提出了一个有限弹塑性模型,用来模拟形状记忆合金(shape memory alloys,SMAs)在循环荷载下的变形行为.首先,通过分析上下屈服阶段形函数的特点,利用有理插值方法给出循环荷载下的应力-应变形函数显式表达,可以精确匹配任意形状的实验数据;其次,基于对数客观率,构建了有限弹塑性J2流模型,耦合了屈服中心的移动和屈服面的增大;再次,从单轴情况出发,推导得到了单个循环下的三个硬化函数显式表达,再引入局部因子和多轴扩展不变量,构造了光滑统一且多轴有效的硬化函数;最后,将模型得到的结果与经典实验结果比较,证明了新方法的有效性.该文创新点如下:第一,通过改进传统的背应力演化方程,使得新模型产生强烈的Bauschinger效应,从而使新方法具备模拟SMAs特殊变形行为的能力;第二,新的光滑统一硬化函数在单个循环下会自动退化,得到精确符合实验数据的结果;第三,利用本构方程推导得到有效塑性功演化规律,而有理插值得到的形函数中包含依赖有效塑性功的参数,给出这些参数方程以后使得模型具备了预测变形的能力.     

La+Ce复合细化CuZnAl形状记忆合金

通过金相观察、拉伸和弯曲试验、电阻测量、电子探针和扫描电镜等方法，研究了Ｌａ＋Ｃｅ对ＣｕＺｎＡｌ形状记忆合金的微观结构和性能的影响。结果表明，复合添加微量稀土（Ｌａ：Ｃｅ＝１：１），能够明显细化ＣｕＺｎＡｌ形状记忆合金的晶粒组织，提高合金的综合机械性能，显著改善合金的冷加工性能。合金经过Ｌａ＋Ｃｅ复合细化后（〈０．１０％），仍具有良好的形状记忆效应，同时降低了马氏体相变温度滞后宽度，并使马氏体不易     

三种正畸用形状记忆合金丝的结构形貌分析

本文对三种正畸用形状记忆合金镍-钛丝（Tomy L＆HTitan,3M Ortho FormⅢ,Csds Ormco Damon Cuniti）的结构形貌进行了对比分析。结果表明,Tomy L＆HTitan镍-钛丝具有和3MOrtho FormⅢ,Csds Ormco Damon Cuniti镍-钛丝明显不同的表面形貌结构,其表面呈现规整的微纳相间的沟槽结构。这种特有的沟槽结构使Tomy L＆HTitan镍-钛丝表现出不同于其它两种镍-钛丝的很强的疏水性能。此外,其横截面的微观结构也同样呈现其它镍-钛丝所没有的、许多纵横交错的沟壑结构。     

定向凝固生长对Ni-Mn-Ga-RE (RE=TbSm)合金磁感生应变的影响

关键词：     

不同热处理的CANTiM形状记忆合金的精细结构

对成份为Cu-11.9Al-5Ni-1.6Mn-1Ti(质量百分比)的CANTiM形状记忆合金固溶后水淬及水淬后再经不同温度2h时效处理的试样的精细结构进行了电镜观察。其结果表明:淬火态试样中马氏体为M18R_1型。马氏体基体中分布有尺寸较大的X_L相和尺寸较小、与基体半共格的X_5相。X_L相中还弥散地分布着另一种尺寸约为20nm左右的析出相。在随后的时效过程中,以上的各X相依然存在,而马氏体则经历了从M18R_1→N18R_1→无序N9R的无序化过程。随着时效温度的升高,残余母相增多,有序畴的尺寸增大。在经623K,2h时效处理的试样中还观察到有贝氏体析出。     

含形状记忆合金纤维的复合材料层合板的弯曲及自由振动的有限元分析

将一维形状记忆合金的本构关系用于以经典的复合材料层合板理论为基础的有限元法中,分析含形状记忆合金纤维板的弯曲和自振频率。计算结果表明,通过激活形状记忆合金纤维,对层合板弯曲和自振频率均有很强的控制和调节能力,同时,苦将形状记忆合金纤维铺设在外层,则能更有效地利用它的调节能力。     

SMA短纤维复合材料的热胀系数和相变应变系数

基于Eshelby的等效夹杂模型、Mori和Tanaka的场平均法,考虑到形状记忆合金（SMA）的强物理非线性,发展了增量型的等效夹杂模型（Incremental Equivalent Inclusion Model)。讨论了SMA短纤维增强的铝基复合材料的热胀系数和相变应变系数。特别研究了SMA短纤维复合材料纤维几何尺寸和体积分数等参数对SMA复合材料的热胀系数和相变应变系数的影响。这些工作对于指导材料设计和了解SMA复合材料热机械特性是非常有意义的。     

NiTi形状记忆合金裂纹尖端热力耦合行为研究

本文对NiTi形状记忆合金I型裂纹尖端热力耦合行为进行了数值仿真分析和实验验证。建立了包含相变和热力耦合的本构模型,通过有限元计算得到了裂纹尖端附近的纵向应变、马氏体体积分数和温度场分布,依据马氏体相变情况对裂纹尖端有效应力强度因子进行了修正,揭示了加载速率对形状记忆合金裂纹尖端有效应力强度影子的影响规律。参数研究表明,随着加载频率的增加,裂纹尖端附近温度逐渐升高,马氏体相变区域逐渐缩小,有效应力强度因子呈下降趋势,形状记忆合金表现出增韧效应,有助于减缓裂纹扩展。本研究结果对于揭示热力耦合作用下超弹性形状记忆合金疲劳裂纹扩展规律具有重要参考意义。     

形状记忆合金结构拓扑优化设计方法研究

形状记忆合金由于其优良的力学特性得到了广泛关注,并形成了一系列具有变革性的创新应用.为了充分提升形状记忆合金结构的力学性能,提出了一种基于实体各向同性材料惩罚模型SIMP (Solid Isotropic Materi-al with Penalization)的形状记忆合金结构拓扑优化方法.基于ZM宏观唯象本构模型,考虑形状记忆合金材料特性,对拓扑优化过程中引入的中间密度材料的奥氏体和马氏体弹性模量以及相变转变应力进行插值.同时,考虑形状记忆合金本身的材料非线性和结构在大变形下的几何非线性效应,以获得准确的力学响应.采用三密度场法来避免最终设计结果出现的棋盘格现象、网格依赖性和大量中间密度单元.利用超单元法来改善由于低密度单元引起的非线性有限元分析过程的数值不稳定问题.利用伴随法对优化模型中的响应函数进行灵敏度分析.最后,通过二维和三维的数值算例验证了本文的优化设计方法,结果表明本文提出的拓扑优化框架能够对预期性能的形状记忆合金结构方案进行求解.