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材料导报  2020, Vol. 34 Issue (14): 14161-14167    https://doi.org/10.11896/cldb.19080147
  金属与金属基复合材料 |
一种考虑应变幅值和应变速率影响的超弹性SMA宏观唯象本构模型
刘博1, 王社良1, 李彬彬1, 2, 杨涛3, 李昊1, 刘洋3, 何露1
1 西安建筑科技大学土木工程学院, 西安 710055
2 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室, 西安 710055
3 西安工程大学城市规划与市政工程学院, 西安 710048
A Superelastic SMA Macroscopic Phenomenological Model Considering the Influence of Strain Amplitude and Strain Rate
LIU Bo1, WANG Sheliang1, LI Binbin1, 2, YANG Tao3, LI Hao1, LIU Yang3, HE Lu1
1 School of Civil Engineering, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China
2 Key Laboratory of Structural Engineering and Earthquake Resistance, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China
3 School of Urban Planning and Municipal Engineering, Xi'an Polytechnic University,Xi'an 710048, China
下载:  全 文 ( PDF ) ( 5080KB ) 
输出:  BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 为充分发挥超弹性SMA的减振特性,奠定应用理论基础,对SMA丝进行了力学性能试验研究,探讨了循环训练次数、应变幅值和应变速率对SMA滞回性能的影响。基于SMA丝力学性能测试结果,在广义粘塑性框架下,对Graesser宏观唯象本构模型进行了拓展。新模型考虑了马氏体正/逆相变过程中特征参量的差异以及大应变幅值下的马氏体硬化特性,并通过引入的内变量演化方程,描述了应变幅值和应变速率对超弹性SMA滞回性能的影响;通过Matlab/Simulink模块对超弹性SMA滞回曲线进行了模拟,并将预测结果和试验结果进行了对比。结果表明:所建立的应变幅值-应变速率相关型SMA宏观唯象本构模型可较为精确地描述SMA在应力诱发相变过程中的超弹性力学行为,同时可反映应变速率和应变幅值对SMA滞回性能的影响。
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刘博
王社良
李彬彬
杨涛
李昊
刘洋
何露
关键词:  形状记忆合金  超弹性  滞回性能  应变幅值  应变速率  Graesser本构模型    
Abstract: In order to make full use of the damping performance of superelastic SMA and lay the theoretical foundation of application, the mechanical properties of SMA wires were tested, and the effects of cycle training times, strain amplitude and strain rate on the hysteretic performance of SMA were considered. Based on the mechanical test results of SMA wires, the Graesser macro phenomenological constitutive model was exten-ded under the frame of general visco-plasticity. The difference of characteristic parameters in the martensitic forward/reverse phase transition and the nonlinear hardening behavior under large strain amplitude were considered. Through the internal variable evolution equation introduced, the superelastic SMA macroscopic phenomenological constitutive model considering the influence of strain amplitude and strain rate was established. The superelastic SMA hysteretic curve was simulated by Matlab/Simulink module, and the predicted results were compared with the experimental results. The results show that the strain amplitude-strain rate dependent SMA macroscopic phenomenological constitutive model can accurately describe the superelastic behavior of SMA in the process of stress-induced phase transition, and can also reflect the influence of strain rate and strain amplitude on the hysteretic properties of SMA.
Key words:  shape memory alloy    superelasticity    hysteretic behavior    strain amplitude    strain rate    Graesser constitutive model
               出版日期:  2020-07-25      发布日期:  2020-07-14
ZTFLH:  TG139.6  
基金资助: 国家自然科学基金(51678480);陕西省自然科学基础研究计划(2019JQ-578);陕西省教育厅项目(18JK0332);陕西省教育厅重点实验室科学研究计划项目(17JS071);陕西省科技统筹创新工程重点实验室项目(2014SZS04-P04)
作者简介:  刘博,西安建筑科技大学土木工程学院结构工程专业博士研究生,在王社良教授的指导下进行研究。目前主要研究领域为智能材料/结构及振动控制。
王社良,西安建筑科技大学教授,博士研究生导师。主要从事智能材料和智能结构方面研究。现任中国建筑学会抗震防灾分会理事,中国基建优化研究会结构工程专业委员会副主任委员,陕西省“三秦人才”,国家自然科学基金、博士后基金和陕西省自然科学基金函评专家。主持完成国家自然科学基金重大研究计划项目1项、973前期研究专项1项、973子课题1项、国家自然科学基金重点项目1项;主持完成国家自然科学基金面上项目5项。在国内外学术刊物上发表学术论文300余篇,其中180余篇被SCI或EI等收录。
引用本文:    
刘博, 王社良, 李彬彬, 杨涛, 李昊, 刘洋, 何露. 一种考虑应变幅值和应变速率影响的超弹性SMA宏观唯象本构模型[J]. 材料导报, 2020, 34(14): 14161-14167.
LIU Bo, WANG Sheliang, LI Binbin, YANG Tao, LI Hao, LIU Yang, HE Lu. A Superelastic SMA Macroscopic Phenomenological Model Considering the Influence of Strain Amplitude and Strain Rate. Materials Reports, 2020, 34(14): 14161-14167.
链接本文:  
http://www.mater-rep.com/CN/10.11896/cldb.19080147  或          http://www.mater-rep.com/CN/Y2020/V34/I14/14161
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