37Mn5钢热变形行为与流变应力模型研究

利用Gleeble-1500热模拟实验机研究37Mn5钢在变形温度为800～1150℃、变形速率为0．1～10s^-1条件下的热压缩变形行为。采用应变硬化率-应力曲线图较精确地获得峰值应力,并用双曲正弦方程描述37Mn5钢热压缩变形过程中的峰值应力与Zener—Hollomon参数的关系。回归分析得到方程中变形激活能及各材料常数的值,获得37Mn5钢在高温条件下的流变应力本构方程。结果表明,采用该本构方程计算出的流变应力值与实验所得应力值非常接近。     

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.     

双模量圆板弯曲变形的计算分析

双模量圆板在载荷作用下,会形成各向同性的拉伸区和压缩区,把双模量圆板看成两种各向同性材料组成的层合板,采用弹性理论建立了双模量圆板在外载荷作用下的静力平衡方程,利用静力平衡方程确定了双模量圆板的中性面位置,推导出了双模量圆板的弯曲变形微分方程.对该弯曲变形微分方程积分,即可得到双模量圆板的挠度方程和内力方程.同时,还通过算例讨论分析了双模量对圆板弯曲变形的影响,得到了拉压弹性模量相差较大的圆板弯曲变形,其挠度和弯矩的计算不宜采用相同弹性模量的经典弹性理论,而应该采用双模量薄板弹性理论的结论.     

33Mn2V钢热变形本构方程研究

采用压缩实验法在Gleeble-1500热模拟实验机上测定了33Mn2V钢在恒定温度和恒定速度下的变形抗力.研究结果表明:33Mn2V钢热变形的流变应力随温度的升高和应变的增大而减小.以Kumar本构模型为基础建立了33Mn2V钢热变形的本构方程,同时也通过本构模型计算值与实验所得的数据进行比较,表明该模型能够满足工程应用精度.     

石墨烯增强铝基复合材料的热变形本构方程研究

采用热模拟实验机对石墨烯增强7075铝合金复合材料进行高温热压缩实验,变形温度为300～450℃、应变速率为0.001～1 s^-1,分析其在不同应变速率及温度条件下的高温流变应力特征,并以实验数据为基础,通过函数拟合确定包含应变、应变速率和温度等变形参数的双曲正弦本构方程。研究结果表明：铝基复合材料热压缩变形时流变应力随应变增加迅速增大,达到峰值应力后略有下降且出现锯齿状波动;给出的双曲正弦本构方程可以较好地描述流变应力与应变、应变速率及温度之间的关系,计算值与实验值吻合良好。     

挤压态ZK60镁合金棒材的热变形行为

采用MMS-200热力模拟试验机对挤压态ZK60镁合金棒材进行热压缩实验,为ZK60镁合金热压缩变形时合理选择参数范围提供理论指导。分析应变速率、变形温度和流变应力之间的关系;构建ZK60镁合金流变应力本构方程;采用金相显微镜观察微观组织演化规律。结果表明:峰值应力随着应变速率的提高和变形温度的降低而增大,且真应力-真应变曲线中表现出动态再结晶的特征;在给定参数下,通过本构方程计算得到ZK60镁合金的变形激活能Q为128.91kJ/mol,应力指数n为4.8519;降低变形温度、提高应变速率有助于减小再结晶晶粒的平均尺寸。     

FCC晶体结构多晶铜的动态本构方程参数确定

以带有同步组装技术的分离式Hopkinson压杆作为热模拟装置，采用基于MTS(Mechanical Threshold Stress)模型建立的FCC晶体结构的动态本构方程，确定了多晶铜动态本构方程参数，研究了连铸多晶铜的动态冲击特性，获得的理论应力一应变曲线与实验结果相当吻合，但不能描述485～585K间回复与再结晶温度区间的变形。     

形状记忆合金梁非对称弯曲问题的力学分析

基于梁的弯曲理论,结合形状记忆合金材料的本构关系,研究了集中载荷作用下形状记忆合金梁的非对称弯曲问题。考虑到弯曲变形过程中拉压两侧相变的不对称性,特引入拉压不对称系数,采用分阶段分步骤的方法,分析得到了工字形截面形状记忆合金梁相变各阶段梁截面上的应力分布、中性轴位移、曲率及相边界的变化情况。结果表明:当载荷相同时,中性轴位移的最大偏移量随着拉压不对称系数增大而增大;当拉压不对称系数相同时,中性轴位移和曲率随着载荷的增大而增大;随着拉压不对称系数增大,混合相占比逐渐增大,马氏体相占比减小,相边界不对称性表现越明显;在相同条件下,矩形截面较工字形截面易发生相变。     

沥青混合料粘弹塑性本构关系及大变形有限元分析一般理论

应用Perzyna’s理论和Mises屈服准则建立沥青混合料粘弹塑性本构方程,并扩展到三维方程;应用Newton-Raphson迭代程序的逐步积分方法,获得了小变形粘弹塑性本构理论增量形式和有限元数值方程。基于小变形本构理论,把其应力应变、应力偏量和等效应力分别改用Cauchy应力的Jaumann导数、变形率、应力偏量和等效应力,推导出大变形粘弹塑性增量形式的本构方程和数值方程,建立了沥青混合料粘弹塑性理论体系。     

冻融环境下沙漠砂对混凝土轴心受压力学性能的影响

为研究沙漠砂对混凝土抗冻性能的影响,采用快速冻融方法,进行掺沙漠砂混凝土冻融后轴心抗压强度试验,得到不同冻融循环作用下掺沙漠砂混凝土破坏特征和应力-应变曲线,分析不同冻融循环下掺沙漠砂混凝土表面损伤特征、质量损失率、动弹性模量损失率和超声波波速损失率的变化规律.结果表明:随着冻融循环次数增加,掺沙漠砂混凝土质量损失率变化较小,动弹性模量损失率、超声波波速损失率、相对峰值应变和极限应变均增大,相对峰值应力和横向变形系数均减小,弹性模量先增大后减小;在相同冻融循环次数下,掺沙漠砂混凝土弹性模量损失率、超声波波速损失率和相对峰值应变均小于普通混凝土,相对峰值应力、横向变形系数和弹性模量比普通混凝土高.采用过镇海提出的单轴受压本构模型拟合得到应力-应变全曲线方程,分析冻融循环对应力-应变曲线控制参数的影响,可对沙漠砂混凝土结构的抗冻性能进行分析.     

装备SMA耗能阻尼器的框架结构动力响应分析

首先确立了SMA耗能阻尼器的力学模型,以Brinson本构关系为理论依据,基于热力学第一定律建立了耗能阻尼器的热力学非线性方程;然后,建立了在耗能阻尼器作用下的框架结构动力学非线性平衡方程及其求解方法;最后,利用所编制的仿真软件分别对耗能阻尼器的阻尼特性和框架结构的动力响应进行了实例仿真模拟.结果表明,SMA耗能阻尼器具有明显的阻尼特性;对于结构在地震作用下的动力响应具有显著的抑制效果;仿真结果与其他学者的试验结果吻合较好.     

形状记忆合金丝驱动的柔性机械臂建模与实验

针对传统机械臂在水下特殊环境中柔性不能满足应用需求的问题,在分析章鱼腕生物学肌肉组织结构的基础上,设计形状记忆合金（SMA）丝驱动的柔性机械臂.建立柔性机械臂的力学模型、SMA丝的热力学模型和本构模型.通过实验研究不同驱动电压和脉宽调制（PWM）方波的占空比对SMA丝电阻和柔性机械臂弯曲角度的影响.实验结果表明,柔性机械臂能够实现连续的柔性弯曲运动,最大弯曲角度为60°,驱动电压、PWM占空比、SMA电阻和柔性机械臂弯曲角度关系的实验结果与理论分析结果吻合较好.     

Passive smart self-repairing concrete beams by using shape memory alloy wires and fibers containing adhesives

An innovative approach to increase structural survivability of concrete and maintain structural durability of concrete was developed in case of earthquakes and typhoons. This approach takes advantage of the superelastic effect of shape memory alloy（SMA） and the cohering characteristic of repairing adhesive. These SMA wires and brittle fibers containing adhesives were embedded into concrete beams during concrete casting to form smart reinforced concrete beams. The self-repairing capacity of smart concrete beams was investigated by three-point bending tests. The experimental results show that SMA wires add self-restoration capacity,the concrete beams recover almost completely after incurring an extremely large deflection and the cracks are closed almost completely by the recovery forces of SMA wires. The number or areas of SMA wires has no influence on the tendency of deformation during loading and the tendency of reversion by the superelasticity. The adhesives released from the broken-open fibers fill voids and cracks. The repaired damage enables continued function and prevents further degradation.     

弯曲变形影响Fe-17Mn-10Cr-5Si-4Ni合金应变恢复特性的力学分析

研究了弯曲变形试样的形变恢复特性并分析计算了弯曲变形试样内部的应力状态．结果表明,在弯曲变形下,试样处于复杂的三向应力作用状态．各处应力性质不仅不同,而且应力值的大小也存在变化。根据主应力状态,将试样的变形区划为内、外两区,外变形区处于一向压、二向拉应力状态;而内变形区处于三向压应力状态。此时ε马氏体被多取向地诱发形成,ε马氏体间交互作用趋势强,合金的形状记忆效应因而被降低．     

Deformation mechanism of hot spinning of NiTi shape memory alloy tube based on FEM

As a successively and locally plastic deformation process, ball spinning is applied to manufacturing thin-walled Nickel-Titanium shape memory alloy (NiTi SMA) tube at high temperature. NiTi SMA tube blank belongs to the as-cast state which consists of a lot of dendritic grains and a few equiaxed grains. The compression tests of NiTi SMA were carried out at various strain rates at high temperature in order to obtain the constitutive model of NiTi SMA. Because NiTi SMA is sensitive to the strain rates at high temperature, rigid-viscoplastic finite element method (FEM) is used to simulate ball spinning of thin-walled NiTi SMA tube in order to analyze the deformation behavior of ball spinning of NiTi SMA tube. Stress fields, strain fields as well as velocity fields is obtained by means of rigid-viscoplastic FEM, which lays the profound foundations for studying the metal flow rule in ball spinning and forming perfect spun NiTi SMA tube.     

Pseudo-elastic hysteresis damping characteristics of SMA hybrid composite lamina

The longitudinal mechanical behavior of shape memory alloy （SMA） composite lamina subjected to longitudinally strain or stress controlled cyclic loading is investigated. The SMA is under pseudoelastic condition and the fibers are embedded （bonded） to the host material. The influences of temperature, volume fraction of SMA and longitudinal modulus of the host material on the stress-strain relation and energy dissipation of the SMA hybrid composite lamina are discussed. The results indicate that the stress-strain curve of the lamina per cycle shows a hysteresis loop. The hysteresis damping decreases with increasing temperature and with decreasing volume fractions of SMA. In addition, the hysteresis damping is nearly independent of the longitudinal modulus of the host material under strain controlled loading. However, it depends dramatically on the longitudinal modulus of the host material under stress controlled loading, which shows the SMA composite lamina has high pseudo-elastic hysteresis damping when the longitudinal modulus of the host material is low.     

Deformation behavior and microstructure of an Al-Zn-Mg-Cu-Zr alloy during hot deformation

The hot deformation behavior and microstructures of Al-7055 commercial alloy were investigated by axisymmetric hot compression at temperatures ranging from 300°C to 450°C and strain rates from 10-2 to 10 s-1,respectively.Microstructures of deformed 7055 alloy were investigated by transmission electron microscopy (TEM).The dependence of peak stress on deformation temperature and strain rate can be expressed by the hyperbolic-sine type equation.The hot deformation activation energy of the alloy is 146 kJ/mol....     

形状记忆合金复合材料层合梁的弯曲

分析了一种形状记忆合金复合材料层合梁在荷载作用和温度改变下梁的曲率k与截面弯矩M及温度T的关系 ,并进一步得到在恒定温度下悬臂梁自由端挠度随外载荷变化的曲线 结果显示该层合悬臂梁具有和形状记忆合金材料相同的超弹性特性     

NiTi形状记忆合金应变传感特性分析

阐述了形状记忆合金丝的应变传感原理.在Brinson建立的形状记忆合金一维本构模型的基础上,引入Ikuta提出的电阻率与马氏体百分含量之间的关系并对其进行简化,建立了形状记忆合金应变传感特性的理论分析模型.分析了不同温度条件、不同初始状态的形状记忆合金电阻相对变化率与应变之间的关系.并与已有试验结果进行比较,验证了该模型的有效性.结果表明,形状记忆合金可以作为应变传感元件使用,温度对形状记忆合金的传感特性有影响,设计时要根据使用温度来确定形状记忆合金的相变温度.