考虑循环效应的镍钛合金超弹性细观本构模型-哈尔滨工程大学学报.pdfVIP

第３７卷第２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３７ №．２ ２０１６年２月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｆｅｂ．２０１６ 考虑循环效应的镍钛合金超弹性细观本构模型 朱祎国，林会杰 （大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 １１６０２３） 摘　 要：超弹性是形状记忆合金最主要的特性之一，本文假设其在相变过程中具有层状微结构，利用理想界面条件 推导出相变发展过程的单晶本构关系，同时引入临界应力，累积残余应变和累积马氏体体积分数３个变量，利用临 界应力，循环次数Ｎ构造相变驱动力随循环次数Ｎ 变化的表达式。 在每一次加载中相变驱动力作为一个材料参数 控制正相变和逆相变的发生过程，联合累积马氏体体积分数和累积残余应变就得到考虑循环效应的单晶本构模 型。 利用Ｔａｙｌｏｒ假设推广到多晶模型。 最后为证实本模型的可行性，进行了数值模拟，结果与实验结果吻合较好。 关键词：形状记忆合金；循环效应；超弹性；层状微结构；本构模型 ｄｏｉ：１０．１１９９０／ ｊｈｅｕ．２０１４１０００９ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．ｕ１７１１．００８．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＧ１３９．６　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１６）０２⁃０２９１⁃０６ Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ＮｉＴｉ ＳＭＡｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｃｙｃｌｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ＺＨＵ Ｙｉｇｕｏ，ＬＩＮ Ｈｕｉｊｉｅ （Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６０２３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｐｅｒ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｈａｐｅ ｍｅｍｏｒｙ ａｌｌｏｙｓ （ＳＭＡｓ）． Ａｓｓｕｍｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｈａｐｅ ｍｅｍｏｒｙ ａｌｌｏｙｓ ｈａｖｅ ｌａｍｉｎａｔｅｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｕｒｉｎｇ ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｅｒｆｅｃｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｃｏｎｄｉ⁃ ｔｉｏｎ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌ． Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｔｒｅｓｓ，ｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒａｉｎ，ｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｃｙｃｌｉｃ ｎｕｍｂｅｒ （Ｎ）ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｏｎ⁃ ｓｔｒｕｃｔ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｃｙｃｌｉｃ ｎｕｍｂｅｒ （Ｎ）． Ｉｎ ｅａｃｈ ｌｏａｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ａ ｍａｔｅｒｉａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｔｈａｔ ｃｏｎｔｒｏｌｓ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｆｏｒｗａｒｄ ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｖｅｒｓｅｓ ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｏｎｅ ｌｏａｄ ｃｙｃｌｅ． Ｗｉｔｈ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｍａｒ⁃ ｔｅｎｓｉｔｅ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｕｍｕｌａｔｅｄｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒａｉｎ，ｓｉｎｇｌｅ ｃ