本文關(guān)鍵詞：多孔形狀記憶合金的相變機(jī)理和力學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京交通大學(xué)》 2013年

多孔形狀記憶合金的相變機(jī)理和力學(xué)性能研究

劉兵飛  

【摘要】：智能材料是信息科學(xué)與材料科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物,是材料科學(xué)領(lǐng)域一個非常重要的分支。由于形狀記憶合金具有偽彈性和形狀記憶效應(yīng)等許多特有的性能,形狀記憶合金及其復(fù)合材料引起了智能材料研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注,并提出了智能形狀記憶合金復(fù)合材料的概念。 本構(gòu)關(guān)系的研究是應(yīng)用與發(fā)展這類材料的關(guān)鍵性問題,本文基于復(fù)合材料力學(xué)和細(xì)觀力學(xué)的基本理論,分別對功能梯度形狀記憶合金和多孔形狀記憶合金的相變機(jī)理和力學(xué)性能進(jìn)行研究。具體工作如下： 將功能梯度形狀記憶合金材料考慮為如下兩種情況：一種是陶瓷和形狀記憶合金組成的梯度復(fù)合材料,該材料既具有陶瓷材料的耐熱性能又具有形狀記憶合金的特殊力學(xué)特性；另一種是本身具有梯度特性的形狀記憶合金材料。本文首先結(jié)合復(fù)合材料平均化理論和已有形狀記憶合金的本構(gòu)關(guān)系,分析了變溫作用下陶瓷形狀記憶合金功能梯度材料的力學(xué)性能。結(jié)果表明,與純彈性金屬陶瓷功能梯度復(fù)合材料相比,梯度形狀記憶合金材料的最大應(yīng)力明顯降低,從而提高了材料的力學(xué)性能。對于本身具有梯度性能的形狀記憶合金材料,則是采用Tresca屈服準(zhǔn)則與實體形狀記憶合金的本構(gòu)關(guān)系相結(jié)合,分析了內(nèi)壓力作用下的功能梯度形狀記憶合金筒的相變過程和力學(xué)性能,所得結(jié)果與有限元模擬吻合很好,能夠為功能梯度形狀記憶合金的設(shè)計和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。 靜水壓力對實體形狀記憶合金材料的變形和相變影響很小且可以忽略。然而對于多孔形狀記憶合金,由于材料內(nèi)部有孔隙的存在,在受到外力作用時會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象,這樣就會導(dǎo)致材料內(nèi)部的孔隙附近會產(chǎn)生應(yīng)力集中,突變的應(yīng)力值可使其孔隙附近提前發(fā)生相變。本文首先對多孔SMA相變機(jī)理進(jìn)行研究,分析了靜水壓力和偏應(yīng)力單獨作用于多孔形狀記憶合金的情況,得到了多孔形狀記憶合金的相變點分布位置和馬氏體體積分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律。基于J2-I1理論,提出了一種近似的多孔形狀記憶合金屈服方程和本構(gòu)模型。基于Gurson理論和塑性擴(kuò)展理論,推導(dǎo)了一種考慮靜水壓力下的多孔形狀記憶合金的屈服方程和本構(gòu)關(guān)系。兩種方法的模擬結(jié)果均與實驗吻合很好,且與已有細(xì)觀力學(xué)模型相比,初始相變點更接近實驗值。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TG139.6
【目錄】：

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