鎳鈦鈮記憶合金宏細觀力學行為研究

《鎳鈦鈮記憶合金宏細觀力學行為研究》是依託重慶大學，由彭向和擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：鎳鈦鈮記憶合金宏細觀力學行為研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：彭向和
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

針對鎳鈦鈮形狀記憶合金管接頭的套用，研究其在典型熱力載荷作用下的巨觀回響特性、相變過程及微結構形態，發展計及變形與相變微結構的本構模型，它能反映各組分（母相、馬氏體相及其變體、β-Nb顆粒等）的特性及其變化、不同組分間的相互作用、主要微結構的幾何特徵及其變化等對材料巨觀回響特性的影響。通過鎳鈦鈮形狀記憶合金在典型熱力循環載荷下的實驗，分析材料特性的變化、微缺陷的形核和發展規律，研究材料疲勞失效的微結構機理及其影響因素，建立材料的循環蠕變/鬆弛、損傷與疲勞失效模型。基於對微結構和主要影響因素作用機理的研究，引入具有深刻物理內涵的內變數，採用不可逆熱力學框架和混合物理論建立工程實用的本構模型，為複雜熱力載荷作用下鎳鈦鈮形狀記憶合金回響特性的分析提供有效的方法。為鎳鈦鈮形狀記憶合金管接頭的設計、分析提供新的方法和技術途徑。課題具有重要的科學意義和套用背景。

結題摘要

全面完成了預定的研究內容和研究目標。結合NiTiNb SMA管接頭的裝配過程較系統地進行了NiTiNb形狀記憶合金及其NiTi基體在不同溫度比例與非比例載入下回響特性測試。發展了三個本構模型：（1）基於動態變化體積分數的馬氏體和奧氏體兩相混合物和Voigt假設的NiTi基體的本構模型和基於Mori-Tanaka方法的含NiTi基體和鈮相顆粒的SMA本構描述；（2）基於動態變化的體積分數並考慮馬氏體和奧氏體兩相片層狀微結構及其相互作用的NiTi基體的本構模型和基於Mori-Tanaka方法的含NiTi基體和鈮相顆粒的SMA本構描述；（3）基於含內變數的不可逆熱力學的工程實用的現象學模型。並發展了基於馬氏體變體特性及其演化的SMA本構分析。模型能反映各組分（母相、馬氏體相及其變體、β-Nb顆粒等）特性及其變化、不同組分的相互作用、主要微結構幾何特徵及其變化等對材料巨觀回響特性的影響，不同熱力載入條件下的材料的力學性能及其微結構依賴性。發展了相應的數值分析算法及程式，基於ABAQUS平台發展了用戶材料子程式UMAT，可為模擬分析NiTiNb SMA管接頭的設計、加工、裝配和服役分析提供支撐。