形状记忆合金的本构模型

借助Tanaka用一维形核动力学方程导出的指数形式的相变分数,建立了一个新的形状记忆合金本构模型,提出承不同相变条件下可恢复形状记忆应变的表达式,考虑了材料在变形过程中马氏体的对优取向作用,克服了Tanaka系列模型不能描述材料处于完全马氏体状态时的力学行为的缺点,本模型比现有的形状记忆合金本构模型简单,其正确怀已得到实验的检验。     

考虑磁场影响的磁性形状记忆合金分段线性化超弹性本构模型研究

磁性形状记忆合金(Magnetic Shape Memory Alloy,MSMA)作为一种新型智能材料,同传统温控形状记忆合金一样具有形状记忆效应和超弹性效应。现有的MSMA本构模型大多存在理论性强、形式繁杂、参数较多等问题,不利于实际工程应用。为此,该文借助线性化方法,建立了超弹性MSMA分段线性化应力-应变关系;引入应力择优取向马氏体变体体积分数作为内变量,基于塑性理论框架,构建了MSMA分段线性化超弹性本构模型;提出了描述临界应力与环境磁场关系的Logistic关系函数,并基于试验数据拟合了关键参数;利用所建立的本构模型对考虑磁场影响下的MSMA超弹性进行了数值模拟,并从滞回曲线形状和滞回耗能两个方面与试验结果对比。结果表明:所提出的临界应力与环境磁场关系函数拟合优度可达0.993;材料本构模型预测曲线与试验结果较为接近,理论耗能能力与试验结果误差平均为11.9%。因此,模型能够较为准确地模拟MSMA的超弹性变形过程和耗能能力,为预测考虑磁场影响的MSMA超弹性特性提供了一种简便方法。     

形状记忆合金热力学经验本构模型的数值分析及修正

形状记忆合金本构模型的不断发展可以更精确地描述其特殊的热力学特性,具有重要的理论意义,但引入的参数越多,形式越复杂,不便于实际工程应用.经验本构模型是在金属材料线弹性本构模型基础上建立的,具有形式简洁、便于理解的优点,然而,如何利用经验本构模型进行数值分析,模型中的性能参数如何获得是应用中亟需解决的问题.为此,本研究给出了与应用条件一致的形状记忆合金性能参数测试方法及对数据的分析技巧,进而获得描述形状记忆合金特性的性能参数.以此为基础,利用经验本构模型对形状记忆合金在恒定载荷下的应变-温度关系、恒定温度下的应力-应变关系进行了分析,并与试验结果进行对比,对模型中存在的误差进行了修正,研究结果为形状记忆合金驱动器的设计提供了理论和试验依据.     

形状记忆合金超弹性本构关系的神经网络模型

通过试验，研究了受过循环变形、具有稳定超弹性变形性能的形状记忆合金丝在拉伸到不同应变幅值条件下卸载的超弹性变形行为。根据试验测得的结果，提出了基于神经网络的形状记忆合金超弹性本构关系模型，并把模型计算的结果和实验数据进行了比较分析，结果表明，该模型具有很高的精度。该模型避免了已有模型在参数确定上的困难，具有一定的工程应用价值，为建立形状记忆合金本构模型提供了一个新的思路。     

铁磁形状记忆合金本构关系的研究进展

主要分析了现有的关于铁磁形状记忆合金的本构关系,从它们所包含力学特点和基本理论出发进行了分类介绍,指出了存在的问题,最后对本构模型的进一步改进提出了修改意见。     

基于塑性理论的形状记忆合金本构模型、试验和数值模拟

通过拉伸试验,研究了超弹性形状记忆合金（SMA）丝在不同应变幅值反复加卸载条件下的滞回变形行为。在测得试验数据的基础上,针对目前广泛使用的SMA Graesser＆Cozzarelli模型仅描述了小应变情况下SMA特性,而在大应变下SMA马氏体的硬化特性不能得到描述的问题,提出了修正的SMA本构模型,并把模型拟合结果和实验数据进行了比较分析。结果表明,模型数值拟合结果和试验数据吻合很好,可以很好地描述SMA在不同应变幅值下的应力-应变关系;且模型形式简单,概念明确,参数容易得到,具有一定的工程应用价值。     

基于频率效应的超弹性形状记忆合金本构模型

超弹性形状记忆合金(SMA)的力学特性受荷载频率影响较大。在Lagoudas多线性一维本构模型基础上,仔细分析了SMA在不同频率荷载下的试验资料,提出应力-温度相图中四组相变应力直线的斜率随荷载频率变化以及最大残余应变与频率负相关的假定,建立了基于频率效应的SMA线性本构模型。对不同频率下SMA的应力-应变曲线进行数值模拟,表明该模型能较准确地模拟SMA在不同荷载频率下的滞回主环力学特性,但预测的子环与试验误差稍大。采用荷载频率为0.003Hz和0.08Hz时SMA本构模型,分别计算了SMA-弹簧-振子在不同频率正弦激励下的振动响应,表明SMA单元能够有效实现结构的被动控制,并在一定程度上反映了由于SMA模型不同而带来的控制效果的差异。     

沥青砼自适应本构模型

在沥青砼路面结构分析中,建立沥青砼的本构关系浊最基本的问题。本文借助神经网络方法尝试建立了一个沥青砼的自适应本构建模型。     

粘弹性材料本构模型的研究

介绍了近年来建立粘弹性材料本构模型的方法。目前主要有两种方法:利用现有本构模型;对粘弹性材料进行试验研究,拟合实验曲线。     

超弹性形状记忆合金的神经网络连续本构模型

对超弹性形状记忆合金(SMA)丝在不同应变幅值和荷载速率下进行加卸载单轴拉伸试验,分析其滞回特性随环境因素的变化规律。将径向基函数神经网络(RBFNN)和Graesser模型结合起来,Graesser模型参数取自试验曲线,能由数学式确定的模型参数和应变幅值、荷载速率一起作为网络的输入信息,不能由数学式确定的模型参数作为输出神经元。数值计算表明,RBFNN可以精确地预测Graesser模型参数,且计算的SMA应力-应变曲线与Graesser模型结果吻合很好。     

形状记忆聚合物热力学本构模型研究进展

形状记忆聚合物是一种新型的智能材料,与记忆合金相比它具有密度低、高恢复率、易生产和低成本等优点。由于这些特性,它广泛应用于医疗和航天等领域,其理论研究逐渐得到人们的重视。形状记忆聚合物主要通过热致变形来实现形状记忆和恢复效应,因此热力学本构模型是其材料的形状记忆和恢复功能的关键因素。文中介绍了形状记忆聚合物热力学本构模型的一些理论研究成果,并对其中存在的一些问题作了简要地讨论。     

形状记忆合金的研究进展

综述了形状记忆合金作为一种功能材料的特性,以及其本构关系的研究进展,简要介绍了它在各种不同领域中的应用,最后指出当有研究形态记忆合金存在的问题。     

退火工艺对冷拔Ti—Ni合金丝形状记忆效应及伪弹性的影响

Ti-49.1(at)%Ni 合金丝经40%冷拔加工后表现出线性伪弹性,平均弹性模量约40GPa,弹性行为不随应变速率变化而变化,冷拔试祥若在400℃经不同时间退火后.则表现出优良的相变伪弹性,伪弹性的屈服应力随退火时间延长而下降,当退火时间延长至10h 时,伪弹性消失,转变为形状记忆效应。当退火温度高于500℃时,试样的形状记忆效应随退火温度升高而下降。根据实验结果分析认为,若在给定温度下退火,则时间愈短,出现相变伪弹性的最低试验温度愈低。     

热驱动形状记忆聚合物的本构建模方法回顾

形状记忆聚合物的本构关系对于其结构设计和力学行为的预报具有重要意义,但是目前对形状记忆聚合物本构模型的研究仍相对不多。文中通过回顾十几年来国内外对热驱动形状记忆聚合物本构模型研究的发展动态,归纳了形状记忆聚合物本构的建模方法与思想,按照流变学方法、细观力学方法以及二者相结合的方法分别加以介绍和评述,并对形状记忆聚合物本构建模今后可能面临解决的关键问题进行了预测。     

Ni-Ti-Nb宽滞后形状记忆合金管接头研究和进展

介绍了NiTiNb宽滞后记忆合金的发展以及形状记忆合金管接头工作原理.详细论述了NiTiNb宽滞后记忆合金管接头制备加工特点,结构设计思想以及扩径工艺.并介绍了一种气压管道连接用的小尺寸记忆合金管接头的研制.     

形状记忆合金相变过程中马氏体含量的表征

形状记忆合金一维热力学本构关系中最重要的部分就是马氏体含量ζ的表征。在近年来应用较多的，以Ｔａｎａｋａ，Ｌｉａｎｇ，Ｂｒｉｎｓｏｎ为代表的三种ζ模型的基础上，提出了一个线性的ζ模型，这个模型与试验吻合性较好，并与Ｌｉａｎｇ等人的模型进行了比较、预测精度相差无几，而本模型却很简单。     

形状记忆合金宽滞后效应的研究

综述了NiTi基记忆合金（包括Ni-Ti-Nb)、铁基记忆合金（Fe-Mn-Si系）和铜基记忆合金相变宽滞后的形成机理，以及使形变诱恨马氏体兼具高的稳定性（宽滞后效应）和良好的可逆性（高的记忆应变）的条件（包括合金成分、变形温度及变形量）。     

不锈铁基形状记忆合金记忆机制的研究

本文利用拉伸变形、ｘ射线衍射、光学金相和透射电子显微镜等测试方法研究了不锈铁基形状记忆合金Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｎ－Ｓｉ的微现行为。试验结果表明，室温拉伸变形量较小（在２％以内）时，可获得较完全的形状记忆效应，这主要与形变过程中产生单一位向的ε马氏体和大量单一位向的形变孪晶在加热时的逆转变相联系。当形变量较大（大于３％）时，形状记忆效应迅速降低，这与形变过程中产生不同位向的ε马氏体和形变孪晶以及滑移产生不可逆塑性变形和形成多量的α￣′马氏体有关。