Abaqus調用內置子程序模擬形狀記憶合金

形狀記憶合金(Shape Memory Alloy,簡稱SMA)是具有形狀記憶效應的一種新型材料。形狀記憶合金在外力下產生塑性變形,去掉外力后變形不能完全恢復,但將合金加熱到一定的溫度后,其變形消失,恢復到原始形狀。

形狀記憶合金最典型的特征包括形狀記憶效應和超彈性。形狀記憶效應是指通過加熱使材料溫度達到Af以上時,馬氏體相變為奧氏體,材料最終恢復原始形狀,如圖1所示

1.png

                                                                圖 1 形狀記憶效應示意圖

超彈性則是指,當材料所處的環境溫度高于奧氏體相變結束的臨界溫度 Af,材料處于奧氏體相的熱力學穩定狀態,馬氏體處于不穩定狀態。在此溫度下,應力誘發的馬氏體相變與溫度誘發的馬氏體相變有所不同,應力誘發相變所產生的馬氏體并不是自相適應的,材料會產生很大的變形(大于 5%);卸載以后材料產生的變形將會完全消失。超彈性示意圖如圖2所示

22.png

                                                                圖2 超彈性示意圖

為了在Abaqus中模擬形狀記憶合金的形狀記憶效應以及超彈性行為,我們可以通過編寫Umat/Vumat子程序來實現。但是由于編寫子程序需要很高的門檻,同時也需要花費大量時間精力,因此本文向大家介紹了一種直接調用Abaqus內部SMA材料本構的方法。

SMA內置本構的調用方法與自編子程序相比更加便捷,無需安裝Fortran開發環境。同時Abaqus內置的SMA子程序適用于隱式分析和顯示分析。

通過Abaqus模擬得到的SMA單向拉伸載荷位移曲線如下所示

sma.gif

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