形狀記憶合金材料本構(gòu)模型的大變形問題研究.pdf

1、SMA是一種新型功能材料,具有優(yōu)良的形狀記憶功能、超彈性等特性。其獨(dú)特的力學(xué)性能引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。在SMA材料的應(yīng)用和發(fā)展中,本構(gòu)關(guān)系的研究是反應(yīng)其宏觀力學(xué)性能的關(guān)鍵性問題。然而SMA材料在相變過程中,變形量常常達(dá)到了6％～8％甚至10％,對這種物理現(xiàn)象的合理解釋,需要考慮大變形影響。本文基于大變形理論,針對SMA材料本構(gòu)模型的大變形問題進(jìn)行了研究,主要工作和取得的進(jìn)展如下:
　　 1、介紹了能夠用于SMA材料本構(gòu)模型

2、的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和熱動力學(xué)基礎(chǔ)。分析了建立宏觀唯象模型的兩種常用途徑?？偨Y(jié)歸納了SMA材料宏觀唯象模型特征的區(qū)別:主要是馬氏體體積分?jǐn)?shù)的選取、分解和不同的相變“屈服”面。著重介紹了宏觀唯象模型中基于變形梯度、Green-Cauchy張量等以其表達(dá)的幾種常見的大變形模型,和如何應(yīng)用徑向返回算法將相變過程中的應(yīng)力有效地控制在相變“屈服”面上。
　　 2、在馬氏體體積分?jǐn)?shù)不斷變化的SMA材料的相變過程中,有效復(fù)合模量是影響SMA力學(xué)性能

3、的一個重要因素?；诩?xì)觀力學(xué)基礎(chǔ),本文給出了一種SMA有效復(fù)合模量的近似求解方法。該近似解形式簡捷,計算方便,計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)相當(dāng)接近,比一般的線性插值方法具有更好的精確度。
　　 3、采取了一種基于熱力學(xué)和相變驅(qū)動力的SMA本構(gòu)模型,并應(yīng)用該模型對SMA材料進(jìn)行了大變形和小變形計算分析。主要以單向拉伸和簡單剪切變形為例,分別對兩種計算結(jié)果進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明,單向拉伸時兩種方法相差不大,剪切變形時大變形計算更加接近實際結(jié)果