形狀記憶合金的力學(xué)性能及其耗能研究.pdf

1、形狀記憶合金(SMA)具有良好的形狀記憶效應(yīng)和偽彈性效應(yīng)，是一種新型的智能材料，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，包括聯(lián)接件、阻尼器、醫(yī)療器械等。本文采用實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，圍繞處于奧氏體相狀態(tài)的形狀記憶合金在靜態(tài)和動態(tài)時的力學(xué)性能(特別是偽彈性特性)開展了較為系統(tǒng)的研究。通過設(shè)計耗能實驗裝置來檢測耗能效果，通過商用軟件LS-DYNA的數(shù)值模擬和實驗相對比，證明我們理論分析的正確性。 本文運用MTS等實驗手段對TiNi合金的相變

2、和偽彈性進(jìn)行研究，系統(tǒng)的研究了TiNi合金在不同溫度、不同應(yīng)變率以及加卸載循環(huán)次數(shù)等因素影響下的偽彈性性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)：1)TiNi合金具有拉壓不對稱性；在壓縮狀態(tài)下的相變開始和結(jié)束點的應(yīng)力(σ<,s>和σ)要高于拉伸時的σ<,s>和σ<,f>，同時偽彈性的應(yīng)變區(qū)間也更寬。2)TiNi合金具有應(yīng)變率效應(yīng)：拉伸時，σ<,s>和σ<,f>，隨應(yīng)變率的提高而增大，并且偽彈性的應(yīng)變區(qū)間也變大。動態(tài)拉伸時(應(yīng)變率>300/s)，偽彈性段與馬氏

3、體段已無法區(qū)分。動態(tài)壓縮時，σ<,s>和σ<,f>，均著隨應(yīng)變率的增加有明顯的提高，且偽彈性也較為“平坦”。3)TiNi合金具有溫度效應(yīng)：σ<,s>和σ<,f>，隨應(yīng)變率的提高而增大，并且偽彈性的應(yīng)變范圍也增大。溫度越高，遲滯環(huán)越不明顯，殘余應(yīng)變越高。高應(yīng)變率下，TiNi合金處于絕熱狀態(tài)，耗能產(chǎn)生的熱量會使得自身溫度有較大的上升。4)隨著循環(huán)次數(shù)的增加，相變區(qū)間減小，相變開始應(yīng)力減小，耗能性能減弱，殘余應(yīng)變增大，但都會趨于一個穩(wěn)定的狀態(tài)