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形状记忆合金的超弹性及其应用研究

王亚芳  
【摘要】: 本文通过使用描述形状记忆合金(SMA)超弹性行为的Auricchio等人的模型,对其超弹性性能以及应用进行了计算模拟。主要分为以下几个部分: 第一部分:简单介绍了SMA的材料性能。综述了国内外的研究概况,并简单介绍了论文的研究内容。 第二部分:介绍了Auricchio超弹性模型。 第三部分:分析了多晶SMA中,晶粒各向异性对宏观、细观以及相变的影响。由于晶体取向的不同,每个晶粒具有不同的材料性质。我们假设晶粒的材料性质服从区间均匀分布,试验结果表明,虽然根据假设所得出的数值结果稍高于实验结果,但它提供了一种比较合理,并且计算简单的方法。 第四部分:研究了两种SMA复合材料。通过计算我们知道,SMA增强纤维可以提高材料的强度,而且材料的力学行为与形状记忆合金的体积分数有关。而对于基体是形状记忆合金的复合材料,形状记忆合金的相变受到纤维弹性模量的影响。 第五部分:研究了形状记忆合金复合材料对裂纹板的胶接修补。SMA复合材料通过提供闭合应力提高对裂纹板的修补效果,而闭合应力是通过铺入基体中的受预拉伸的SMA纤维的形状恢复产生的。随着SMA预应变、体积分数以及补板厚度的增大,裂纹尖端的应力强度因子得以减小。 第六部分:测得了SMA的超弹性力学响应。DSC曲线中,通过热流量可知存在三种相变。单轴拉伸时,由于马氏体的应力软化作用,导致整个材料的宏观应力降低。疲劳试验中,随着循环次数的增加,相变开始应力降低,残余应变增加。


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