吴会民,魏天路

(蚌埠学院机械与车辆工程学院，安徽 蚌埠 233000)

0 引 言

TiNi形状记忆合金作为一种优良的功能型材料，由于其伪弹性相变可以吸收大量能量，且没有残余变形，在工程上得到了一定的应用[1～3]。围绕TiNi形状记忆合金结构(梁、板和壳等)动态响应研究也开展了一系列的工作。唐志平[4～6]等人对TiNi合金悬臂梁冲击响应进行了研究，从实验和数值计算两方面研究了TiNi合金悬臂梁的波动响应和动态结构响应，提出了“相变铰”的概念，并对相变弯曲波和相变铰的形成、演变规律进行了详细的探讨。同时，还利用落锤装置和LS-DYNA大型数值计算软件从实验和数值模拟角度研究了低速冲击下固支梁的动态响应[7、8]。

这些研究围绕大质量低速和小质量高速冲击下TiNi合金固支梁动态响应，可以视为速度加载下固支梁的动态响应。与速度加载不同，一些冲击可以视为载荷加载下作用。为考察不同幅值载荷作用下TiNi合金固支梁的动态响应和能量耗散，对其进行数值计算。

1 计算模型

梁长度为200mm，宽度为8mm，高度为5mm。在x(长度)方向单元尺寸为1mm，y(高度)方向单元尺寸为5/6mm，z(宽度)方向单元尺寸为1mm，采用3D实体单元SOLID164对梁进行网格划分，共9600个单元(如图1所示)。

图1 有限元模型及网格划分示意图

LS-DYNA中30号材料*MAT_SHAPE_MEMORY为形状记忆合金的材料模型，该模型(如图2所示)建立在Auricchio等人[9,10]的相变模型的基础之上，能够较好的模拟SMA的伪弹性行为。材料的弹性模量、相变临界应力、最大可恢复应变等参数如表1所示。

图2 伪弹性TiNi合金材料模型