NiTi合金的超弹性力学特性及其应用PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 形状记忆合金的发展历史 1

1.2 形状记忆合金的基本概念 2

1.2.1 热弹性马氏体相变 2

1.2.2 形状记忆效应 3

1.2.3 超弹性 6

1.2.4 形状记忆与超弹性的关系 7

1.3 NiTi合金的基本性能数据 8

1.4 NiTi合金超弹性力学性能的研究现状 9

1.4.1 实验研究 9

1.4.2 本构模型研究 11

参考文献 13

第2章 宏观本构模型及有限元格式 19

2.1 相变模型 19

2.1.1 控制变量和内部变量 19

2.1.2 相变以及激活状态 20

2.2 塑性变形模型 22

2.3 ABAQUS软件用户材料子程序UMAT 22

2.4 有限元实现 25

2.4.1 本构模型的离散化 25

2.4.2 UMAT中的计算流程 29

2.4.3 UMAT中的具体计算 30

2.5 模型的特性分析 31

2.6 模型的应用 34

2.6.1 CT试样裂纹尖端相变场分析 34

2.6.2 形状记忆合金的（扭）弯曲性能 44

2.6.3 形状记忆合金复合材料 54

2.6.4 晶粒各向异性对晶体相变的影响 59

2.7 结论 62

参考文献 62

第3章 细观本构模型及有限元格式 65

3.1 马氏体相变晶体学 65

3.1.1 唯象理论概要 65

3.1.2 NiTi合金中B19′马氏体的孪晶 68

3.1.3 B2奥氏体到B19′马氏体的点阵变化 69

3.1.4 B19′马氏体的变体 71

3.2 马氏体相变热力学 72

3.3 塑性变形晶体学 73

3.4 细观力学模型 74

3.5 本构模型的有限元实现 78

3.5.1 本构模型的离散化 78

3.5.2 相变过程中本构变量的演化 79

3.5.3 塑性变形时本构变量的演化 81

3.5.4 UMAT中的具体计算 82

3.5.5 UMAT中的计算流程 83

3.6 模型特性分析 85

3.6.1 材料常数 85

3.6.2 有限元模型 85

3.6.3 相互作用能矩阵的影响 86

3.6.4 织构的影响 87

3.6.5 加载速率的影响 90

3.7 结论 92

参考文献 92

第4章 单次加载-卸载超弹性力学性能 95

4.1 特征量的定义 95

4.2 温度的影响 96

4.3 加载速率的影响 98

4.4 塑性变形的影响 99

4.5 应力状态的影响 102

4.6 数值模拟 107

4.6.1 温度的影响 108

4.6.2 塑性变形的影响 109

4.6.3 应力状态的影响 110

4.6.4 双轴加载下的马氏体相变初始面 114

4.6.5 单轴加载下的马氏体局部化条带演化 118

4.6.6 表面粗糙度对NiTi合金超弹性性能的影响 120

4.6.7 带孔板在双轴加载下的力学响应 127

4.7 结论 130

参考文献 131

第5章 循环加载-卸载超弹性力学性能 133

5.1 单轴拉伸加载 133

5.1.1 应力-应变曲线特性 133

5.1.2 应变特性 133

5.1.3 相变应力特性 136

5.1.4 能量特性 137

5.2 纯扭转加载 137

5.2.1 应力-应变曲线特性 137

5.2.2 应变特性 138

5.2.3 能量特性 138

5.3 双轴加载 139

5.3.1 应力-应变曲线特性 140

5.3.2 应力特性 142

5.3.3 能量特性 143

5.4 结论 144

参考文献 145

第6章 静载断裂特性 146

6.1 引言 146

6.2 实验材料 147

6.3 断裂韧性KIC实验 148

6.4 缺口形式对拉伸断裂性能的影响实验 151

6.5 有限元分析 156

6.5.1 CT试样 156

6.5.2 缺口试样 159

6.6 结论 164

参考文献 164

第7章 疲劳特性 167

7.1 引言 167

7.2 单轴加载 168

7.2.1 加载频率和应力幅值对疲劳寿命的影响 168

7.2.2 拉伸和扭转载荷下疲劳性能的比较 168

7.3 双轴加载 170

7.3.1 相位角和应变幅值对疲劳寿命的影响 170

7.3.2 相位角和应变幅值对疲劳载荷的影响 171

7.4 局部三轴应力状态对疲劳性能的影响 174

7.4.1 实验 174

7.4.2 有限元分析 176

7.5 结论 184

参考文献 185

第8章 超弹性NiTi合金的应用 187

8.1 引言 187

8.2 医用支架 187

8.2.1 简介 187

8.2.2 支架单元的力学性能分析 190

8.2.3 整体支架的力学性能分析 206

8.3 形状记忆合金隔震减震装置 212

8.3.1 简介 212

8.3.2 中心牵引型阻尼器 213

8.3.3 安装NiTi形状记忆合金超弹性拉索耗能器的框架结构振动性能 217

8.4 形状记忆合金防松均载装置 219

8.4.1 简介 219

8.4.2 防松均载垫圈的力学性能 220

参考文献 222