ansys 形狀記憶合金
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-08
ansys 形狀記憶合金的視頻教程
Workbench形狀記憶合金案例和視頻
采用workbench做記憶合金梁結構的分析，附件包含視頻文件和案例源文件。主要介紹內容如下： 記憶合金材料屬性 材料參數輸入介紹（發生塑性變形） 網格劃分 約束和載荷添加 后處理，結構恢復原狀
￥66 15分鐘 43播放
查看
Abaqus材料模型-形狀記憶合金彈性本構
一、視頻內容介紹 二、形狀記憶合金彈性本構理論 三、ABAQUS中形狀記憶合金彈性本構參數標定方法 四、形狀記憶合金仿真案例
￥29 46分鐘 1364播放
查看
基于UMAT的形狀記憶合金本構（Lagoudas模型）
優點： 可適用于1D、2D和3D問題； 包含多種本構，可以自由切換Tanaka模型、Liang-Rogers模型和Boyd-Lagoudas模型； 可以模擬形狀記憶效應和超彈性！ 包含預應變！可通過定義馬氏體體積分數來模擬預拉伸應變； 課程資料包含：1.
￥99 1小時16分鐘 940播放
查看
ansys 形狀記憶合金的實例教程
形狀記憶合金（SMA）能夠在發生大變形后不產生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫學和結構工程等領域。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
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性，僅創建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進行網格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設置和邊界條件。共創建六個分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開始時，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發生主要的相變，計算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復發生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應力云圖如圖3所示。
圖 3.
展開 形狀記憶合金（SMA）能夠在發生大變形后不產生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫學和結構工程等領域。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
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性，僅創建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進行網格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設置和邊界條件。共創建六個分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開始時，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發生主要的相變，計算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復發生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應力云圖如圖3所示。
圖 3.
展開 研究背景
形狀記憶合金被制成薄膜、泡沫或線材的形式時，在小型器件(如微機電系統或微執行器)中顯示出潛在的應用前景。在熱循環過程中，通過馬氏體相變產生的可逆自發形狀變化被稱為雙程形狀記憶效應(two-way shape memory effect, TWSME)。TWSME的機理通常歸因于立方相中各向異性或內應力的存在。把記憶合金制作的元件在外加應力作用下，反復加熱和冷卻。當合金加熱，恢復到它原來的形狀時，即可輸出力而做功。通常這種合金的雙程記憶效應，配上偏置彈簧制成各種驅動器。TWSME的強度和可逆性取決于樣品的微觀結構。目前，在傳感器中的應用主要是在熱循環應力作用下完成。Ti-Ni合金優異的TWSME已經得到了廣泛的研究，并在實際應用中得到了廣泛的應用。在Ni-Mn-Ga塊體單晶和多晶薄膜中也觀察到了TWSME，作為具有超細晶結構之一的Ni-Mn-Ga小尺寸纖維，因其特殊的尺寸和微結構特征表現出與塊體合金、薄帶及薄膜所不同的優異功能或有趣的物理現象，引起了學術界的廣泛興趣與關注。
展開 研究背景
形狀記憶合金被制成薄膜、泡沫或線材的形式時，在小型器件(如微機電系統或微執行器)中顯示出潛在的應用前景。在熱循環過程中，通過馬氏體相變產生的可逆自發形狀變化被稱為雙程形狀記憶效應(two-way shape memory effect, TWSME)。TWSME的機理通常歸因于立方相中各向異性或內應力的存在。把記憶合金制作的元件在外加應力作用下，反復加熱和冷卻。當合金加熱，恢復到它原來的形狀時，即可輸出力而做功。通常這種合金的雙程記憶效應，配上偏置彈簧制成各種驅動器。TWSME的強度和可逆性取決于樣品的微觀結構。目前，在傳感器中的應用主要是在熱循環應力作用下完成。Ti-Ni合金優異的TWSME已經得到了廣泛的研究，并在實際應用中得到了廣泛的應用。在Ni-Mn-Ga塊體單晶和多晶薄膜中也觀察到了TWSME，作為具有超細晶結構之一的Ni-Mn-Ga小尺寸纖維，因其特殊的尺寸和微結構特征表現出與塊體合金、薄帶及薄膜所不同的優異功能或有趣的物理現象，引起了學術界的廣泛興趣與關注。
展開 一種可用于形狀記憶合金（SMA）的UMAT子程序 ￥29.99
1、 引言
形狀記憶合金（SMA）因具有形狀記憶效應和超彈性等獨特力學行為，在航空航天、生物醫學、智能結構等領域應用廣泛。然而，其力學響應涉及奧氏體 - 馬氏體相變的復雜耦合，傳統商用有限元軟件的內置材料模型難以精準描述。
本文提出的 UMAT 子程序（用戶自定義材料子程序）可有效模擬 SMA 的力學行為，核心優勢包括：
1) 支持自定義材料屬性，靈活適配不同類型 SMA（如 NiTi 合金）的相變特性；
2) 基于多尺度本構理論，可復現 SMA 的超彈性循環、形狀記憶效應等關鍵行為；
3) 與實驗數據對比顯示，力 - 位移曲線、應變分布等結果與文獻數據趨勢高度吻合，驗證了模型的可靠性。
2、 SAM理論基礎
SMA 的宏觀力學行為源于微觀尺度的奧氏體 - 馬氏體相變，其理論框架需融合相變熱力學、動力學及多尺度耦合機制。本 UMAT 子程序主要基于以下理論基礎：
1. 相變熱力學
SMA 的相變過程（奧氏體→馬氏體為正向相變，反之為反向相變）由熱力學驅動力控制。當應力或溫度達到臨界值時，相變啟動，伴隨自由能變化。核心變量包括：
1) 馬氏體體積分數（tfv）：描述相變程度的關鍵狀態變量，取值范圍為 0（全奧氏體）到 1（全馬氏體）；
2) 相變臨界應力：正向相變（σ_f）和反向相變（σ_s）的應力閾值，隨溫度和應變率變化；
3) 相變應變：相變引起的非彈性應變，與馬氏體體積分數直接相關。
2.
展開 
ansys 形狀記憶合金的相關專題、標簽、搜索
ansys 形狀記憶合金的最新內容
形狀記憶合金（SMA）能夠在發生大變形后不產生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫學和結構工程等領域。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
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統
形狀記憶合金（SMA）能夠在發生大變形后不產生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫學和結構工程等領域。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
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統
1、 引言
形狀記憶合金（SMA）因具有形狀記憶效應和超彈性等獨特力學行為，在航空航天、生物醫學、智能結構等領域應用廣泛。然而，其力學響應涉及奧氏體 - 馬氏體相變的復雜耦合，傳統商用有限元軟件的內置材料模型難以精準描述。
本文提出的 UMAT 子程序（用戶自定義材料子程序）可有效模擬 SMA 的力學行為，核心優勢包括：
1) 支持自定義材料屬性，靈活適配不同類型 SMA（如 NiTi
我用comsol進行sma彈簧仿真，固定彈簧一端邊界，另一端邊界給了一個力載荷，拉伸彈簧發生了不正確的彈簧變形，不知道問題在哪里，老師們可否解答一二。
并且我發現他的形狀記憶合金只涉及奧氏體和馬氏體，并沒有對馬氏體進行孿晶馬氏體和去孿晶馬氏體的區分，這樣的話在仿真形狀記憶效應的時候初始狀態和結束狀態馬氏體體積分數為0，但是其實并不是這樣，請問會不會有問題。
sma_spring_bili_q.mph
該示例問題提出了兩種形狀記憶合金（SMA）模擬：脊柱間隔植入物和彈簧致動器。
突出顯示了以下特性和功能：
• 使用馬氏體和奧氏體（鎳鈦化合物）的SMA材料模型
• 熱載荷下的SMA行為
介紹
形狀記憶合金（SMA）是一種材料，在經受機械加載/卸載循環之后，能夠經受大變形而不顯示殘余應變（偽彈性），或者能夠通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應
NiTi形狀記憶合金（SMAs）具有優異的超彈性、形狀記憶效應和良好的生物相容性等獨特性能，廣泛應用于航空航天、醫療和手術器械。大量研究證實，其基體析出相的類型和晶粒尺寸是控制應力誘導馬氏體相變的兩個重要因素，直接對NiTi SMAs中位錯的形成和運動產生影響。目前，研究者已經通過細化B2相的晶粒到納米尺度來強化基體，抑制應力誘導馬氏體相變過程中的塑性變形，促進相變的發生。Ni4Ti3納米沉淀相作
近等原子的NiTi形狀記憶合金在B2結構的奧氏體(A)和B19'馬氏體(M)之間發生熱彈性轉變，產生形狀記憶和超彈性效應，這種特性在實際應用中得到廣泛應用。除了獨特的功能特性外，NiTi合金的塑性變形機制引起了越來越多的關注，因為伴隨馬氏體轉變(MT)的塑性變形是NiTi合金功能退化的主要原因之一。因此，了解這些塑性活動的機理是提高NiTi合金功能穩定性的關鍵步驟。 NiTi中伴隨MT的塑性變形起
形狀記憶合金(SMAs)對熱機械刺激具有特征變形響應，熱機械刺激源于高溫、位移、固體到固體轉變等(高溫高階相稱為奧氏體，低溫低階相稱為馬氏體)。重復的循環相變導致位錯逐漸增多，因此未轉化的區域會降低SMA的功能性(稱為功能疲勞)并產生微裂紋，在數量足夠多后最終導致物理失效。顯然，要了解這些合金的疲勞壽命行為、解決昂貴的部件報廢問題以及縮減材料開發和產品設計周期，均會產生巨大的經濟壓力。 熱機械疲勞
超磁性形狀記憶合金是執行器和傳感器的潛在候選材料。特別是Ni-(Co)-Mn-In合金具有大約3%的輸出應變和超過100MPa的輸出應力，伴隨著巨大的磁熱效應等。這些優異的綜合性能在磁驅動和磁制冷等實際應用中具有重要意義。根據化學成分的不同，已證明三元合金中的馬氏體相分為兩大類，即調質和非調質(NM)，調質馬氏體主要包括斜方四層(4O)、單斜五層(5M)、單斜六層(6M)和單斜七層(7M)結構。磁
