考虑残余变形的SMA棒材数值模拟方法研究

作     者：俞昊然 李维滨 YU Haoran;LI Weibin

作者机构：南通四建集团有限公司江苏南通226300 东南大学土木工程学院南京211189 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2023年第42卷第20期

页      面：148-157,187页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0806[工学-冶金工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主　　题：形状记忆合金(SMA) 残余变形 数值模拟 超弹性效应 自复位 循环拉伸试验 

摘      要：为了模拟实际情况中超弹性形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)棒材在循环拉伸荷载作用下的残余应变,解决SMA棒材在自复位体系中应用时结构的自复位性能数值模拟结果偏于理想的问题,提出了一种可以考虑残余变形的SMA棒材数值模拟方法。采用基于唯象理论的Auricchio本构模型,对4个超弹性SMA棒材算例进行有限元模拟,在此基础上,采用材料置换的思路,以等效弹塑性金属的塑性变形来反映SMA棒材受力后的残余变形,给出了具体的SMA棒材残余变形有限元模拟方法,并根据试验数据对模拟结果进行了验证。研究结果表明,基于Auricchio本构模型的SMA棒材有限元模拟结果无法表现材料的残余变形,而采用所提出的可以考虑残余变形的SMA棒材数值模拟方法能够较好地反映SMA棒材包括残余应变在内的各项力学性能。