多孔形狀記憶合金的相變機理和力學性能研究.pdf

1、智能材料是信息科學與材料科學相結合的產(chǎn)物，是材料科學領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等許多特有的性能，形狀記憶合金及其復合材料引起了智能材料研究領域的廣泛關注，并提出了智能形狀記憶合金復合材料的概念。
　　本構關系的研究是應用與發(fā)展這類材料的關鍵性問題，本文基于復合材料力學和細觀力學的基本理論，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理和力學性能進行研究。具體工作如下:
　　將功能

2、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。本文首先結合復合材料平均化理論和已有形狀記憶合金的本構關系，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性能。結果表明，與純彈性金屬陶瓷功能梯度復合材料相比，梯度形狀記憶合金材料的最大應力明顯降低，從而提高了材料的力學性能。對于本身具有梯度性

3、能的形狀記憶合金材料，則是采用Tresca屈服準則與實體形狀記憶合金的本構關系相結合，分析了內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性能，所得結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計和應用提供理論基礎。
　　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，由于材料內部有孔隙的存在，在受到外力作用時會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，這樣就會導致材料內部的孔隙附近會產(chǎn)生應力集中，

4、突變的應力值可使其孔隙附近提前發(fā)生相變。本文首先對多孔SMA相變機理進行研究，分析了靜水壓力和偏應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數(shù)的變化規(guī)律?；贘1-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模型?；贕urson理論和塑性擴展理論，推導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關系。兩種方法的模擬結果均與實驗吻合很好，且與已有細觀力學模型相比，初始相