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形状记忆合金的三维本构模型

丁学忠  
【摘要】: 形状记忆合金作为一种新型材料,正广泛地应用在土木、检测、医疗、能源和机械等各个领域,并且日益发挥着越来越重要的作用。 形状记忆合金(SMA)作为一种功能材料,主要具有形状记忆效应(SME)和伪弹性(PE),二者发生在不同温度范围,由马氏体的相变和重取向引起。SME是当温度低于马氏体逆相变结束的温度时,SMA在外力作用下发生变形,卸载后出现残余变形,这时只要将其加热,当温度超过材料的相变点温度时,SMA就会恢复到原来高温下的状况,好像能记住其最初形状;PE是当温度高于马氏体逆相变结束的温度时,卸载后SMA在外力作用下产生非弹性应变会自动消失。 形状记忆合金问题研究的核心之一是给出描述形状记忆合金的本构方程。在对现有的描述形状记忆合金材料本构方程进行全面系统的归结的基础上,基于塑性力学理论,论文给出一种新的形状记忆合金的本构模型。 由于材料的有限变形特征,采用有限元程序对单向拉伸和扭转问题进行计算,验证了所给出的本构模型是合理的,这为进一步从有限变形和塑性变形角度描述形状记忆合金的特征提供了基础。


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