形狀記憶
關(guān)注創(chuàng)建者：七夏_6546 創(chuàng)建時間：2021-03-22
形狀記憶的視頻教程
Abaqus材料模型-形狀記憶合金彈性本構(gòu)
一、視頻內(nèi)容介紹 二、形狀記憶合金彈性本構(gòu)理論 三、ABAQUS中形狀記憶合金彈性本構(gòu)參數(shù)標(biāo)定方法 四、形狀記憶合金仿真案例
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基于UMAT的形狀記憶合金本構(gòu)（雙線性模型）
本課程介紹形狀記憶合金的雙線性UMAT本構(gòu) 該UMAT基于Brinson模型的相變圖，考慮臨界相變開始應(yīng)力和結(jié)束應(yīng)力的影響，模擬應(yīng)力-溫度的曲線更為精確！ 該UMAT的采用關(guān)于時間增量的迭代過程和返回映射算法 該模型可模擬形狀記憶效應(yīng)和超彈性，收斂性較好！
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形狀記憶的實例教程
目前課題組正承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項目“快速凝固超細(xì)晶纖維的制備及磁熱特性研究”，黑龍江省自然科學(xué)基金“微尺度熔體抽拉鐵磁形狀記憶纖維的雙功能特性研究”；黑龍江省省屬本科高校基本科研業(yè)務(wù)費面上項目“微尺度形狀記憶金屬絲的可控制備及形狀記憶效應(yīng)研究”等。
原文出處：
Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形狀記憶合金多晶纖維的雙程形狀記憶效應(yīng)
（點擊查看全文）
劉艷芬, 張學(xué)習(xí), 沈紅先, 孫劍飛, 溫亞芹, 王歡, 任曉輝, 陰爽
材料工程，2021, 49 (3): 41-47.
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000518
展開 目前課題組正承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項目“快速凝固超細(xì)晶纖維的制備及磁熱特性研究”，黑龍江省自然科學(xué)基金“微尺度熔體抽拉鐵磁形狀記憶纖維的雙功能特性研究”；黑龍江省省屬本科高校基本科研業(yè)務(wù)費面上項目“微尺度形狀記憶金屬絲的可控制備及形狀記憶效應(yīng)研究”等。
原文出處：
Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形狀記憶合金多晶纖維的雙程形狀記憶效應(yīng)
（點擊查看全文）
劉艷芬, 張學(xué)習(xí), 沈紅先, 孫劍飛, 溫亞芹, 王歡, 任曉輝, 陰爽
材料工程，2021, 49 (3): 41-47.
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000518
展開 形狀記憶聚合物是一種在外界刺激條件下產(chǎn)生形狀變化的智能材料，4D打印是基于可變形材料和3D打印技術(shù)的一種綜合性技術(shù)，可變形材料中形狀記憶聚合物的應(yīng)用最為廣泛，目前4D打印形狀記憶聚合物在各個領(lǐng)域都有應(yīng)用，如生物醫(yī)療、航空航天、電子器件等領(lǐng)域，其智能化和可定制化的特點在生物醫(yī)療領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價值。4D打印技術(shù)突破了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域個性化訂制的技術(shù)瓶頸，為生物醫(yī)療領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展提供了新的契機(jī)近年來，受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛研究和關(guān)注。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松教授研究團(tuán)隊對4D打印形狀記憶聚合物在生物醫(yī)療領(lǐng)域的國內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行全面而系統(tǒng)的綜述。他們首先對形狀記憶聚合物材料的響應(yīng)機(jī)理及形變激勵條件（如溫度、濕度、電場、磁場、pH等）進(jìn)行了解析，也對4D打印原理進(jìn)行了闡述，同時詳細(xì)介紹了4D打印形狀記憶聚合物在生物醫(yī)療領(lǐng)域的實例和應(yīng)用價值，包括血管支架（圖4）、氣管支架、細(xì)胞支架、骨支架、心臟支架、乳房支架、仿生肌肉等。該團(tuán)隊還總結(jié)了4D打印形狀記憶聚合物在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景（圖3）、最后，該團(tuán)隊對目前4D打印形狀記憶聚合物在生物醫(yī)療領(lǐng)域存在的問題進(jìn)行了探討，并對其未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
圖4 4D打印形狀記憶血管支架在外加磁場的作用下發(fā)生形變的示意圖[34]
圖3 4D打印形狀記憶聚合物在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用及潛在應(yīng)用
相關(guān)文章發(fā)表于《中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》雜志，相信這篇綜述對相關(guān)領(lǐng)域的研究者具有重要的參考價值。
全文連接：
http://engine.scichina.com/doi/10.1360/N092018-00153
來源：高分子科學(xué)前沿
展開 圖2 形狀記憶微/納米溝槽圖案
微柱陣列是微/納米圖案中應(yīng)用較廣泛的一類，通常由一類相同的圖案組成，例如高長徑比的微柱、微正方體、微錐等，圖案的差異會導(dǎo)致表面性質(zhì)的不同，由于形狀記憶效應(yīng)，微柱陣列在表面潤濕性的控制、細(xì)胞培養(yǎng)的動態(tài)控制、可變換顏色的光學(xué)產(chǎn)品等方面表現(xiàn)出色。
圖3 形狀記憶微/納米柱陣列圖案
形狀記憶微孔相較于其他形狀的微/納米圖案研究較少，主要用于細(xì)胞培養(yǎng)、可調(diào)潤濕性和抗菌表面的研究。
圖4 形狀記憶微/納米孔圖案
褶皺是一種自然界常見的現(xiàn)象，較柔軟的內(nèi)部組織支撐的相對較硬的皮膚在壓縮應(yīng)力下會形成褶皺，而在表面上起皺是由于施加橫向壓縮應(yīng)變或應(yīng)力形成的，SMP作為表面褶皺的基底擁有其獨特優(yōu)勢。
圖5 形狀記憶微/納米褶皺、裂紋圖案
形狀記憶微/納米圖案通過形狀記憶聚合物和微/納米圖案技術(shù)結(jié)合，在表面形成了不同的表面微/納米結(jié)構(gòu)，制備方法也是不同的，主要有熱壓印光刻法、復(fù)制模刻法、自組裝以及其他方法（微注射成型、激光燒蝕、反應(yīng)離子蝕刻等方法）。圖6、7分別介紹了不同的制備方法。
展開 形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，簡稱SMA)是具有形狀記憶效應(yīng)的一種新型材料。形狀記憶合金在外力下產(chǎn)生塑性變形，去掉外力后變形不能完全恢復(fù)，但將合金加熱到一定的溫度后，其變形消失，恢復(fù)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(yīng)和超彈性。形狀記憶效應(yīng)是指通過加熱使材料溫度達(dá)到Af以上時，馬氏體相變?yōu)閵W氏體，材料最終恢復(fù)原始形狀，如圖1所示
圖 1 形狀記憶效應(yīng)示意圖
超彈性則是指，當(dāng)材料所處的環(huán)境溫度高于奧氏體相變結(jié)束的臨界溫度 Af，材料處于奧氏體相的熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)，馬氏體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在此溫度下，應(yīng)力誘發(fā)的馬氏體相變與溫度誘發(fā)的馬氏體相變有所不同，應(yīng)力誘發(fā)相變所產(chǎn)生的馬氏體并不是自相適應(yīng)的，材料會產(chǎn)生很大的變形(大于 5%)；卸載以后材料產(chǎn)生的變形將會完全消失。超彈性示意圖如圖2所示
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(yīng)以及超彈性行為，我們可以通過編寫Umat/Vumat子程序來實現(xiàn)。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(diào)用Abaqus內(nèi)部SMA材料本構(gòu)的方法。
SMA內(nèi)置本構(gòu)的調(diào)用方法與自編子程序相比更加便捷，無需安裝Fortran開發(fā)環(huán)境。同時Abaqus內(nèi)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
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形狀記憶的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
形狀記憶的最新內(nèi)容
形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應(yīng)變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復(fù)（形狀記憶效應(yīng)）。偽彈性和形狀記憶效應(yīng)使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)和結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標(biāo)
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1.
鈦絲驅(qū)動技術(shù)（NiTiDrivetech）的可靠性設(shè)計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動鈦絲發(fā)生運動。相比于傳統(tǒng)的電機(jī)、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。
UMAT / VUMAT 的二次開發(fā)： 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)材料庫無法覆蓋新興材料（如具有形狀記憶效應(yīng)的鎳鈦合金、相變誘發(fā)塑性的TRIP鋼、或者超高周疲勞退化材料）時，最高階的仿真工程師必須依賴Fortran或C++編寫用戶自定義材料子程序（UMAT用于Abaqus/Standard隱式求解，VUMAT用于Abaqus/Explicit顯式求解）。
鈦絲驅(qū)動技術(shù)（NiTiDrivetech）的可靠性設(shè)計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動鈦絲發(fā)生運動。相比于傳統(tǒng)的電機(jī)、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。
鈦絲驅(qū)動技術(shù)（NiTiDrivetech）的可靠性設(shè)計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動鈦絲發(fā)生運動。相比于傳統(tǒng)的電機(jī)、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。
形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應(yīng)變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復(fù)（形狀記憶效應(yīng)）。偽彈性和形狀記憶效應(yīng)使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)和結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標(biāo)
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1.
鈦絲驅(qū)動技術(shù)（NiTiDrivetech）的可靠性設(shè)計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動鈦絲發(fā)生運動。相比于傳統(tǒng)的電機(jī)、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。
鈦絲驅(qū)動應(yīng)用案例（NiTiDrivetech）
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動鈦絲發(fā)生運動。相比于傳統(tǒng)的電機(jī)、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。
鈦絲驅(qū)動應(yīng)用案例（NiTiDrivetech）
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動鈦絲發(fā)生運動。相比于傳統(tǒng)的電機(jī)、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。
鈦絲驅(qū)動技術(shù)（NiTiDrivetech）的可靠性設(shè)計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動鈦絲發(fā)生運動。相比于傳統(tǒng)的電機(jī)、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。
