《超彈性NiTi記憶合金螺栓緊固件自鬆弛創成機理研究》是依託西安交通大學，由蔣翔俊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超彈性NiTi記憶合金螺栓緊固件自鬆弛創成機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蔣翔俊
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
形狀記憶合金（SMA）螺栓由於相變棘輪效應導致螺紋根部應力集中區域不可恢復變形的累積是其超彈性喪失及自鬆弛的重要誘因。為了維護SMA螺栓的工程使用價值，本項目擬突破傳統的螺栓彈塑性棘輪效應自鬆弛研究的技術局限，圍繞相變棘輪效應單因素作用，及棘輪效應、蠕變、螺母自旋多因素耦合作用下的超彈性NiTi記憶合金螺栓自鬆弛問題展開研究。構建NiTi記憶合金相變棘輪效應本構模型、棘輪效應與蠕變耦合作用本構模型，求解一致性切線模量，構建多因素耦合數值模型進行螺栓自鬆弛仿真。開展NiTi記憶合金力學性能實驗，獲取所需的仿真參數。搭建螺栓自鬆弛實驗平台，對仿真結果進行驗證，觀察螺栓相變及彈塑性區域對自鬆弛的影響。考慮溫度、預緊力及交變載荷模式因素的影響，揭示NiTi螺栓超彈性喪失及自鬆弛規律。所構建的知識體系不僅可指導NiTi記憶合金螺栓可靠性設計，在航空航天、防震減災等領域將具有重要意義和廣泛前景。
結題摘要
形狀記憶合金(SMA)螺栓聯接以其獨特的超彈性，在土木工程等特殊場合的減振吸能與被動控制方面具有無可比擬的優勢，而材料棘輪效應與蠕變的耦合作用導致SMA螺栓聯接的服役性能惡化。因此，亟需研究SMA螺栓聯接材料服役的性能衰退機理，進一步提升其工程套用價值。本項目以具有功能結構一體化特徵的SMA螺栓聯接的預緊力自鬆弛機理揭示為研究對象，構建全面考慮馬氏體相變與塑性行為耦合作用，且易於有限元實現的SMA本構模型，並進一步套用於SMA螺栓連線的應力狀態分析。針對SMA螺栓相變棘輪效應、馬氏體塑性與蠕變耦合作用下的預緊力自鬆弛有限元模型構建難題，項目結合SMA螺栓聯接的受載模式以及被連線件剛度模型，構建了多因素耦合作用下的一維桿單元SMA螺栓聯接有限元模型，在確保求解計算精度的基礎上，極大地提高了SMA螺栓預緊力自鬆弛分析的計算效率，驗證了本項目所構建模型的工程適用性。在此基礎上，通過基於力模式與位移模式的不同外載荷約束下的有限元數值分析，揭示了SMA螺栓在多因素耦合作用下的預緊力自鬆弛機理。同時，開展了SMA螺栓聯接在循環載荷下的自鬆弛實驗，驗證了建模方法的準確性。此外，以循環載荷下的力與變形回滯曲線數據為依據，以SMA螺栓聯接結構的最大能耗為目標，明確了不同規格SMA螺栓聯接的最佳預緊力。
