NiTi形狀記憶合金棘輪行為的實驗研究與本構(gòu)描述.pdf

1、NiTi形狀記憶合金以其獨特的超彈性、形狀記憶性能及良好的生物相容性而備受關(guān)注，目前已廣泛應用于醫(yī)療外科、航空和微機電等領(lǐng)域。由于形狀記憶合金在工程應用領(lǐng)域中的特殊性，其工作環(huán)境多處于循環(huán)熱力學載荷下，其表現(xiàn)形式之一是往復的加載和卸載。超彈性NiTi合金在循環(huán)加載和卸載過程中不斷發(fā)生應力誘發(fā)馬氏體相變和逆相變，而形狀記憶NiTi合金在循環(huán)加載和卸載過程中不斷發(fā)生應力誘發(fā)馬氏體的重定向和彈性卸載。隨著循環(huán)周次的增加，材料的特征參數(shù)及相變行

2、為也將發(fā)生變化。應該注意到，已有研究均是在應變控制的循環(huán)加載條件下進行的，沒有涉及到應力控制下的循環(huán)變形行為。為了能夠完善的設計形狀記憶合金工作元件并且評估其可靠性，因此很有必要開展NiTi形狀記憶合金在應力控制下的循環(huán)變形行為的實驗研究，并進行本構(gòu)描述。 本文開展了如下研究工作： (1)對超彈性NiTi合金分別進行了峰值應力為450MPa、500MPa、550MPa下的拉伸卸載循環(huán)變形實驗研究，討論了不同加載工況下材料

3、的應力應變曲線、奧氏體名義彈性模量、峰值應變、殘余應變及耗散能的變化規(guī)律。 (2)對形狀記憶NiTi合金分別進行了峰值應力為240MPa、470MPa、600MPa和700MPa下的拉伸卸載循環(huán)變形實驗研究，討論了這四種不同加載工況下材料的應力應變曲線、峰值應變、谷值應變及耗散能的變化規(guī)律。 (3)對超彈性NiTi合金相變棘輪行為進行了本構(gòu)描述。通過與實驗結(jié)果的比較，表明提出的本構(gòu)模型對超彈性NiTi合金的相變棘輪行為能