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CAE软件操作小百科(56)

2021-02-18周俊武

计算机辅助工程 2021年4期
关键词:记忆合金变形

1形状记忆合金有什么特性?

形状记忆合金(shape memory alloy, SMA)可以具有3種不同晶体结构,即孪晶马氏体、非孪晶马氏体和奥氏体。马氏体结构在低温下稳定,奥氏体结构在高温下稳定。当SMA被加热时,马氏体SMA转变为奥氏体SMA。奥氏体相变开始温度As是这种转变开始的温度,奥氏体相变结束温度Af是这种转变完成的温度。SMA一旦被加热到As以上,就开始收缩并转变为奥氏体结构,即恢复到原来的形状,这种转变即使在高负载下也是可能的。在冷却过程中,奥氏体结构在温度达到马氏体相变起始温度Ms时开始恢复为马氏体结构,并在达到马氏体相变终止温度Mf时完成。马氏体不再产生应力的最高温度为Md,在此温度以上,SMA会像任何普通金属材料一样永久变形。这些形状变化效应被称为形状记忆效应和伪弹性(或超弹性)。形状记忆合金在较低的温度下变形,加热后可恢复变形前的形状,这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应(one way shape memory effect, OWSME)。某些合金加热时恢复高温相形状,冷却时又能恢复低温相形状,称为双程记忆效应(two way shape memory effect,TWSME)。伪弹性(Pseudoelasticity, PE)或超弹性(Superelasticity, SE)是指温度在Af与Md之间时,对形状记忆合金施加机械载荷,在卸载后SMA恢复其原始形状的性能,这2个性能无需任何热激活。

2如何用Abaqus进行伪弹性仿真?2017版本之前的Abaqus只能通过用户子程序定义相关的记忆合金本构;在2017版本之后,其材料库中加入Super elasticity材料描述形状记忆合金。Super elasticity材料采用基于Auricchio的多线性简化模型,能简单仿真基本的超弹性性能,但无法模拟预应变以及复杂且精确的本构模型。……

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