《考慮形狀記憶合金內部熱效應的循環本構模型研究》是依託西南交通大學，由闞前華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：考慮形狀記憶合金內部熱效應的循環本構模型研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：闞前華
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對形狀記憶合金在循環載荷下內部熱效應實驗和理論研究的不足，通過系統的巨觀實驗研究，了解材料在不同載入條件下的循環變形特性和溫度演化規律，揭示相變潛熱和本徵機械耗散與循環變形的熱力耦合作用機理。基於實驗觀測，在熱力學框架下給出新的Helmholtz自由能表述和熱方程來表征形狀記憶合金的相變潛熱和本徵機械耗散，引入合理的內變數及其演化方程來描述循環載荷下的變形行為，進而建立考慮內部熱效應的形狀記憶合金循環本構模型。針對建立的本構模型，提出一套簡單的熱力學參數確定方法，通過求解熱力耦合邊界值問題對實驗結果進行模擬，驗證提出模型的合理性。本項目針對循環載荷下相變材料內部熱效應與變形的耦合作用進行實驗研究和本構模型研究，研究成果是對智慧型材料循環本構關係及其套用的重要拓展，研究具有重要的理論意義；同時，研究成果也可套用於形狀記憶合金元器件的設計、安全評估和壽命預測。
結題摘要
針對鎳鈦形狀記憶合金的熱力耦合功能性疲勞和結構性疲勞行為開展了實驗觀測、本構模型研究和有限元模擬。首先，通過搭建的熱力耦合實驗平台獲取材料單軸和非比例多軸循環變形特徵和溫度演化律，揭示了率相關相變棘輪行為的熱力耦合作用機理；然後，基於實驗觀測，在晶體塑性框架下建立了多機制的單晶循環本構模型，通過顯示過渡法則拓展到多晶情形，並結合一維平均溫度場假設，建立了熱力耦合循環本構模型；進而，在熱力學框架下建立了巨觀唯象的熱力耦合循環本構模型，合理預測了不同載入速率下的相變棘輪行為。最後，對循環變形過程中馬氏體相變帶的演化進行了原位觀測，結合熱力耦合有限元分析結果，揭示了率相關馬氏體相變圖案的演化規律。近3年發表項目相關論文22篇，其中SCI收錄14篇，EI論文4篇。培養博士生2名，碩士生2名。在國內學術會議做邀請報告1次，3次出國訪問和合作研究。
