隨機振動下鎳鈦形狀記憶合金管接頭的疲勞特性研究
發(fā)布時間:2021-08-18 09:07
形狀記憶合金(Shape Memory Alloys,SMA)是一種新型的智能型金屬材料,該材料不但具有良好的形狀記憶效應(Shape Memory Effect,SME)、超彈性(PE)性能,還擁有高阻尼性、高抗腐蝕性以及優(yōu)異的生物相容性等特性,因此在建筑、核電、車輛、航空航天、電子、醫(yī)學、能源等眾多領域中得到了廣泛的應用。其中Ni-Ti形狀記憶合金做為SMA的典型代表材料,其廣泛應用于土木建筑的抗震元件;機械工程中的連接件、緊固件和密封件;醫(yī)學領域的一些醫(yī)療器材等。目前,研究學者們對Ni-Ti形狀記憶合金的研究主要集中于本構模型和微觀結構等方面。而在實際工程中,由于Ni-Ti形狀記憶合金部件自身結構以及工作環(huán)境的的復雜性,其不可避免的受到復雜載荷的循環(huán)作用,在外部載荷的反復作用下,Ni-Ti形狀記憶合金可能會發(fā)生性能上的改變,甚至會發(fā)生疲勞斷裂。因此,開展Ni-Ti形狀記憶合金部件的疲勞研究是很有意義的。針對隨機振動下Ni-Ti形狀記憶合金的疲勞特性研究,本文開展了以下研究工作:1)討論了SMA的主要特性和SMA的本構模型,概括了本文使用的基于廣義塑性理論的Auricchio模型,...
【文章來源】:蘭州理工大學甘肅省
【文章頁數(shù)】:68 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
運-12飛機中的記憶合金管接頭
同一種形狀記憶合金可表現(xiàn)出一種特性(形狀記憶效應或超彈性)或者同時擁有二種特性,如圖2.4 所示。其中,正斜率直線為誘發(fā)馬氏體臨界應力,符合克勞修斯-克拉珀龍方程,負斜率直線 A、B 分別表示為高、低滑移臨界應力。圖 2.4 形狀記憶效應與超彈性區(qū)的示意圖從圖 2.4 中可知,當臨界應力小于低滑移臨界應力時,材料不具有超彈性,因為在應力誘發(fā)馬氏體發(fā)生之前已產生了不可逆的滑移變形。如果溫度高于 As,且施加的應力低于母相的高滑移臨界應力(A),同時又高于誘發(fā)馬氏體的臨界應力時,則超彈性出現(xiàn)在正斜率直線、負斜率直線 A、負斜率直線 B 和 As溫度曲線所圍成的區(qū)域。當溫度處于 As-Af范圍之內時,形狀記憶效應和超彈性而二者同時出現(xiàn)。2.2.4 形狀記憶合金的馬氏體相變形狀記憶合金的特殊性主要在于其擁有獨特的形狀記憶效應和超彈性,而SMA 材料的 SME 和 SE 都與馬氏體正逆相變有關
使式(4.5)有不全為零的解,由高等數(shù)學知識知: 02 dK M程是多自由度系統(tǒng)振動方程的特征方程,該方程的解稱為特是系統(tǒng)的固有頻率,每個特征值都對應著一個特征向量,該特的固有振型,在求解特征值的計算過程中有多種方法可以 法、Ritz 法、子空間迭代法等,本文選用的是 Lanczons 法。有限元模型的研究對象是飛機上一段典型液壓管道中的 Ni-Ti 合金管接頭通 Ni-Ti 合金管接頭和 L 彎 Ni-Ti 合金管接頭。由于在實際應們不可能完全的模擬到部件的實際狀況,在保證模型能夠精準的前提下,我們盡可能地去掉對分析影響不大的因素,以簡合金管接頭系統(tǒng)的模型如圖 4.1 所示。其幾何尺寸如表 4.1 所管接頭系統(tǒng)的模型如圖 4.2 所示。其幾何尺寸如表 4.2 所示
【參考文獻】:
期刊論文
[1]記憶合金接頭航空導管隨機振動實驗研究[J]. 張凌云,周帥,孟偉琪,樸小東. 中國工程機械學報. 2018(02)
[2]隨機振動載荷作用下航空液壓管路疲勞壽命數(shù)值預估[J]. 權凌霄,趙文俊,于輝,孫冰江. 液壓與氣動. 2017(06)
[3]鎳鈦形狀記憶合金管接頭有限元分析[J]. 徐祥,闞前華,康國政. 四川理工學院學報(自然科學版). 2016(04)
[4]NiTi形狀記憶合金熱-力耦合循環(huán)變形行為宏微觀實驗和理論研究進展[J]. 康國政,于超,闞前華. 固體力學學報. 2015(06)
[5]飛機液壓管道動特性研究及疲勞壽命估算[J]. 張樂迪,張顯余. 航空維修與工程. 2015(01)
[6]國內外智能材料發(fā)展狀況分析[J]. 江洪,王微,王輝,尹婧婧. 新材料產業(yè). 2014(05)
[7]形狀記憶合金管接頭結構優(yōu)化與有限元分析[J]. 馬彥,李威. 東北大學學報(自然科學版). 2013(08)
[8]TiNiFe形狀記憶合金管接頭應力場模擬[J]. 張慧博,王健,金偉,楊銳. 中國有色金屬學報. 2010(S1)
[9]管道系統(tǒng)中Ti-Ni合金管接頭的疲勞壽命(S-N)分析[J]. 劉永壽,智友海,劉軍,岳珠峰. 飛機設計. 2009(02)
[10]不同載荷下形狀記憶合金管接頭性能的有限元分析[J]. 智友海,劉永壽,岳珠峰. 機械設計與制造. 2009(02)
博士論文
[1]超彈性NiTi形狀記憶合金微管的疲勞行為及損傷演化模型研究[D]. 宋迪.西南交通大學 2015
[2]不同載荷下缺口參數(shù)對軸類零件低周疲勞壽命的影響[D]. 段紅燕.蘭州理工大學 2009
[3]超彈性NiTi合金本構模型研究及其有限元應用[D]. 闞前華.西南交通大學 2009
[4]復合加載下NiTi形狀記憶合金超彈性性能研究[D]. 王亞芳.西北工業(yè)大學 2007
碩士論文
[1]衛(wèi)星的隨機振動疲勞壽命預測方法研究[D]. 楊中梁.吉林大學 2017
[2]基于晶粒尺寸的形狀記憶合金本構關系的研究[D]. 胡亞洲.大連理工大學 2017
[3]多軸隨機振動頻域疲勞方法的研究與應用[D]. 黃曉婷.西南交通大學 2015
[4]水平安定面作動器結構隨機振動疲勞分析[D]. 葛宇靜.南京航空航天大學 2015
[5]航空典型結構件的隨機振動疲勞壽命分析[D]. 周凌波.南京航空航天大學 2014
[6]高速列車車體結構振動疲勞研究[D]. 修瑞仙.西南交通大學 2013
[7]不同加載方式下NiTi形狀記憶合金缺口/裂紋試樣力學行為的研究[D]. 魏欣.蘭州理工大學 2008
[8]基于CAE技術的某半掛車車架疲勞壽命預估研究[D]. 韓魯明.南京理工大學 2007
[9]NiTi形狀記憶合金疲勞斷裂性能研究[D]. 王心美.西北工業(yè)大學 2005
本文編號:3349601
【文章來源】:蘭州理工大學甘肅省
【文章頁數(shù)】:68 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
運-12飛機中的記憶合金管接頭
同一種形狀記憶合金可表現(xiàn)出一種特性(形狀記憶效應或超彈性)或者同時擁有二種特性,如圖2.4 所示。其中,正斜率直線為誘發(fā)馬氏體臨界應力,符合克勞修斯-克拉珀龍方程,負斜率直線 A、B 分別表示為高、低滑移臨界應力。圖 2.4 形狀記憶效應與超彈性區(qū)的示意圖從圖 2.4 中可知,當臨界應力小于低滑移臨界應力時,材料不具有超彈性,因為在應力誘發(fā)馬氏體發(fā)生之前已產生了不可逆的滑移變形。如果溫度高于 As,且施加的應力低于母相的高滑移臨界應力(A),同時又高于誘發(fā)馬氏體的臨界應力時,則超彈性出現(xiàn)在正斜率直線、負斜率直線 A、負斜率直線 B 和 As溫度曲線所圍成的區(qū)域。當溫度處于 As-Af范圍之內時,形狀記憶效應和超彈性而二者同時出現(xiàn)。2.2.4 形狀記憶合金的馬氏體相變形狀記憶合金的特殊性主要在于其擁有獨特的形狀記憶效應和超彈性,而SMA 材料的 SME 和 SE 都與馬氏體正逆相變有關
使式(4.5)有不全為零的解,由高等數(shù)學知識知: 02 dK M程是多自由度系統(tǒng)振動方程的特征方程,該方程的解稱為特是系統(tǒng)的固有頻率,每個特征值都對應著一個特征向量,該特的固有振型,在求解特征值的計算過程中有多種方法可以 法、Ritz 法、子空間迭代法等,本文選用的是 Lanczons 法。有限元模型的研究對象是飛機上一段典型液壓管道中的 Ni-Ti 合金管接頭通 Ni-Ti 合金管接頭和 L 彎 Ni-Ti 合金管接頭。由于在實際應們不可能完全的模擬到部件的實際狀況,在保證模型能夠精準的前提下,我們盡可能地去掉對分析影響不大的因素,以簡合金管接頭系統(tǒng)的模型如圖 4.1 所示。其幾何尺寸如表 4.1 所管接頭系統(tǒng)的模型如圖 4.2 所示。其幾何尺寸如表 4.2 所示
【參考文獻】:
期刊論文
[1]記憶合金接頭航空導管隨機振動實驗研究[J]. 張凌云,周帥,孟偉琪,樸小東. 中國工程機械學報. 2018(02)
[2]隨機振動載荷作用下航空液壓管路疲勞壽命數(shù)值預估[J]. 權凌霄,趙文俊,于輝,孫冰江. 液壓與氣動. 2017(06)
[3]鎳鈦形狀記憶合金管接頭有限元分析[J]. 徐祥,闞前華,康國政. 四川理工學院學報(自然科學版). 2016(04)
[4]NiTi形狀記憶合金熱-力耦合循環(huán)變形行為宏微觀實驗和理論研究進展[J]. 康國政,于超,闞前華. 固體力學學報. 2015(06)
[5]飛機液壓管道動特性研究及疲勞壽命估算[J]. 張樂迪,張顯余. 航空維修與工程. 2015(01)
[6]國內外智能材料發(fā)展狀況分析[J]. 江洪,王微,王輝,尹婧婧. 新材料產業(yè). 2014(05)
[7]形狀記憶合金管接頭結構優(yōu)化與有限元分析[J]. 馬彥,李威. 東北大學學報(自然科學版). 2013(08)
[8]TiNiFe形狀記憶合金管接頭應力場模擬[J]. 張慧博,王健,金偉,楊銳. 中國有色金屬學報. 2010(S1)
[9]管道系統(tǒng)中Ti-Ni合金管接頭的疲勞壽命(S-N)分析[J]. 劉永壽,智友海,劉軍,岳珠峰. 飛機設計. 2009(02)
[10]不同載荷下形狀記憶合金管接頭性能的有限元分析[J]. 智友海,劉永壽,岳珠峰. 機械設計與制造. 2009(02)
博士論文
[1]超彈性NiTi形狀記憶合金微管的疲勞行為及損傷演化模型研究[D]. 宋迪.西南交通大學 2015
[2]不同載荷下缺口參數(shù)對軸類零件低周疲勞壽命的影響[D]. 段紅燕.蘭州理工大學 2009
[3]超彈性NiTi合金本構模型研究及其有限元應用[D]. 闞前華.西南交通大學 2009
[4]復合加載下NiTi形狀記憶合金超彈性性能研究[D]. 王亞芳.西北工業(yè)大學 2007
碩士論文
[1]衛(wèi)星的隨機振動疲勞壽命預測方法研究[D]. 楊中梁.吉林大學 2017
[2]基于晶粒尺寸的形狀記憶合金本構關系的研究[D]. 胡亞洲.大連理工大學 2017
[3]多軸隨機振動頻域疲勞方法的研究與應用[D]. 黃曉婷.西南交通大學 2015
[4]水平安定面作動器結構隨機振動疲勞分析[D]. 葛宇靜.南京航空航天大學 2015
[5]航空典型結構件的隨機振動疲勞壽命分析[D]. 周凌波.南京航空航天大學 2014
[6]高速列車車體結構振動疲勞研究[D]. 修瑞仙.西南交通大學 2013
[7]不同加載方式下NiTi形狀記憶合金缺口/裂紋試樣力學行為的研究[D]. 魏欣.蘭州理工大學 2008
[8]基于CAE技術的某半掛車車架疲勞壽命預估研究[D]. 韓魯明.南京理工大學 2007
[9]NiTi形狀記憶合金疲勞斷裂性能研究[D]. 王心美.西北工業(yè)大學 2005
本文編號:3349601
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