形狀記憶合金材料本構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。其獨特的力學性能引起了國內外學者的廣泛關注。在SMA材料的應用和發(fā)展中,本構關系的研究是反應其宏觀力學性能的關鍵性問題。然而SMA材料在相變過程中,變形量常常達到了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材料本構模型的大變形問題進行了研究,主要工作和取得的進展如下:
　　 1、介紹了能夠用于SMA材料本構模型

2、的連續(xù)介質力學和熱動力學基礎。分析了建立宏觀唯象模型的兩種常用途徑?？偨Y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數(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張量等以其表達的幾種常見的大變形模型,和如何應用徑向返回算法將相變過程中的應力有效地控制在相變“屈服”面上。
　　 2、在馬氏體體積分數(shù)不斷變化的SMA材料的相變過程中,有效復合模量是影響SMA力學性能

3、的一個重要因素。基于細觀力學基礎,本文給出了一種SMA有效復合模量的近似求解方法。該近似解形式簡捷,計算方便,計算結果與實驗數(shù)據(jù)相當接近,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和相變驅動力的SMA本構模型,并應用該模型對SMA材料進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,分別對兩種計算結果進行比較分析。結果表明,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果