基于晶粒尺寸的形状记忆合金本构关系的研究

基于晶粒尺寸的形状记忆合金本构关系的研究具有形状记忆效应和超弹性等功能特性使得形状记忆合金受到广泛关注。

由于其温度和应力敏感特性,形状记忆合金在航空航天、机械、材料等领域有着广泛的应用。

其良好的生物相容性,使得其在生物医疗领域有很重要的应用。

形状记忆合金在加卸载循环中存在着应力滞回现象,降低了材料的能量转化效率,这就限制了材料的应用领域。

因此探究形状记忆合近本构关系对材料性能的影响因素就很有必要了。

本文基于一种弹塑性材料的率无关本构模型,提出一种新的本构模型来描述形状记忆合金相变过程的应力应变关系,并且探究晶粒尺寸对形状记忆合金性能的影响。

在模型中,认为材料在相变过程中没有塑性应变的产生,并且不考虑马氏体弹性变形,而且在马氏体弹性卸载阶段,认为马氏体的弹性模量等于奥氏体的弹性模量。

在此基础上进行了数值模拟,计算结果表明,该本构模型能很好地反映晶粒尺寸对形状记忆合金相变过程应力应变关系的影响,材料的相变应力随着晶粒尺寸的减小而增大;滞回环的面积随着晶粒尺寸的减小而减小;相变应变随着晶粒尺寸的减小而减小。

所有的计算结果均与实验结果相吻合。