形状记忆合金的剪切本构模型

金属学报

2009, Vol. 45

Issue (10): 1179-1184

论文

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形状记忆合金的剪切本构模型

周博^1;3;刘彦菊²;冷劲松³

1. 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院; 哈尔滨 150001
2. 哈尔滨工业大学航天科学与力学系; 哈尔滨 150001
3. 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所; 哈尔滨 150080

A CONSTITUTIVE MODEL FOR SHAPE MEMORY ALLOY IN PURE SHEAR STATE

ZHOU Bo ^{1; 3}; LIU Yanju²; LENG Jinsong³

1. College of Aerospace and Civil Engineering; Harbin Engineering University; Harbin 150001
2. Department of Aerospace Science and Mechanics; Harbin Institute of Technology; Harbin 150001
3. Center for Composite Materials and Structures; Harbin Institute of Technology; Harbin 150080

引用本文:

周博刘彦菊冷劲松. 形状记忆合金的剪切本构模型[J]. 金属学报, 2009, 45(10): 1179-1184.
, , . A CONSTITUTIVE MODEL FOR SHAPE MEMORY ALLOY IN PURE SHEAR STATE[J]. Acta Metall Sin, 2009, 45(10): 1179-1184.

全文: PDF(436 KB)

摘要:

利用形状记忆因子的概念, 建立了用于描述纯剪切状态下形状记忆合金(SMA)相变行为的形状记忆演化方程. 在假设SMA为各向同性材料和利用三维细观力学本构方程的前提下, 推导了纯剪切状态下SMA的力学本构方程. 所建立的形状记忆演化方程和力学本构方程中的材料常数均可以通过宏观实验来测定, 便于工程实际中的应用. 数值计算结果表明, 所建立的形状记忆演化方程能正确地描述纯剪切状态下SMA发生在奥氏体、孪晶马氏体和非孪晶马氏体间的相变行为, 力学本构方程可再现形状记忆效应和超弹性的热力学过程.

关键词 ：形状记忆合金, 纯剪切状态, 形状记忆演化方程, 力学本构方程

Abstract：

It is of engineering interest to establish a constitutive model which includes the equations describing the phase transformation and mechanical behaviors of shape memory alloys (SMA) in pure shear state. In this study, such a shape memory evolution equation is established using the shape memory factor and Brinson’s relationship of phase transformation critical stress and temperature. A mechanical constitutive equation is also developed from 3D micro–mechanical constitutive equation based on the assumption that SMA is isotropic material to express the mechanical behaviors of SMA in pure shear state. All material constants in the shape memory evolution equation and mechanical constitutive equation can be determined through macroscopic experiments, so that they are moe easily sed in practical applications. Numerical simulation results show that this shape memory evolution equation cold simulate truly the processes of phase transformations in austenite, twinned and detwinned martensites, and the mechanical constitutive equation could predict reasonably the mechanical behaviors of SMA in pure shear state.

Key words： shape memory alloy pure shear state shape memory evolution equation mechanical constitutive equation

收稿日期: 2009-03-10

ZTFLH:

TG139

基金资助:

国家自然科学基金项目95505010, 国家高技术研究发展计划项目2006AA03Z109, 中国博士后科学基金项目20080430933和哈尔滨市科技创新人才研究专项基金项目RC2009QN017046资助

作者简介: 周博, 男, 1972年生, 副教授, 博士

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