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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(xué)行為，核心優(yōu)勢(shì)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(gòu)理論，可復(fù)現(xiàn) SMA 的超彈性循環(huán)、形狀記憶效應(yīng)等關(guān)鍵行為；3) 與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比顯示，力 - 位移曲線、應(yīng)變分布等結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)趨勢(shì)高度吻合，驗(yàn)證了模型的可靠性。

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(guò)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(guò)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.

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(guò)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(guò)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.

參考文獻(xiàn)：《Rolling deformation mechanism of dual-phase NiTiNb shape memory alloy thin strip based on crystal plasticity finite element method》該文章聚焦雙相 NiTiNb 形狀記憶合金薄帶在 20% 軋制壓下量下的微觀變形機(jī)制，作者用晶體塑性有限元（CPFEM）

文章doi：10.1016/j.mechmat.2021.103830推薦理由：文章采用晶體塑性有限元模擬，揭示了NiTi形狀記憶合金（SMA）在400℃罐裝壓縮下的塑性變形機(jī)制，將統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)位錯(cuò)（SSD）和幾何必要位錯(cuò)（GND）密度納入應(yīng)變梯度的晶體塑性本構(gòu)模型。在CPFE模擬的基礎(chǔ)上，獲得了織構(gòu)演化、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)、SSD和GND密度。

形狀記憶合金材本構(gòu)（超彈性），在醫(yī)療器械經(jīng)常使用較多的形狀記憶合金材料，比如血管支架大多采用鎳鈦合金，其利用了材料的超彈性性質(zhì)，如下圖是典型的超彈性形狀記憶合金的應(yīng)力應(yīng)變曲線，其中ODAB為加載階段，BCD為卸載階段，可見該材料在加載產(chǎn)生較大的應(yīng)變后完全卸載后并沒(méi)有產(chǎn)生塑性殘余應(yīng)變，是完全彈性的，在AB段存在一個(gè)較大的平臺(tái)應(yīng)力，正是該過(guò)程賦予了其較大的彈性應(yīng)變。

一、SMP熱粘彈性本構(gòu)模型根據(jù)Tobushi等人的研究，得到了用應(yīng)力率表示應(yīng)變率的微分形式的SMP力學(xué)一維本構(gòu)方程： 二、SMP板結(jié)構(gòu)的有限元模擬1、有限元模型建立在ABAQUS中建立SMP平面板模型如圖1所示，尺寸為100mm×40mm，選擇Shell進(jìn)行建模，指定厚度為5mm。

結(jié)合作者的理論（尤其是分段線性化和應(yīng)力驅(qū)動(dòng)的求解思路）我們可以把獨(dú)立的vpsc子程序編寫進(jìn)abaqus里面，為了避免復(fù)雜的雅可比推導(dǎo)，以及適用各種復(fù)雜的變形工況，推薦使用abaqus的顯式求解器，即vumat程序以下展示一個(gè)使用vpsc-鎂合金本構(gòu)模型，模擬包含1個(gè)單元，單元包好100個(gè)晶粒在RD方向壓縮20%的模擬效果（原始模型參數(shù)取自vpsc官方案例,為了減少計(jì)算時(shí)間使用高應(yīng)變率進(jìn)行計(jì)算，

首先，提出了這些分析模型來(lái)預(yù)測(cè)具有不同幾何結(jié)構(gòu)的3D打印CFRCTCSs的彎曲性能和失效模式。其次，進(jìn)行了相應(yīng)的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，驗(yàn)證了分析模型，并構(gòu)建了基于夾芯結(jié)構(gòu)不同坍塌機(jī)理的失效圖。此外，還進(jìn)行了形狀恢復(fù)測(cè)試，以評(píng)估3D打印CFRCTCSs的形狀記憶能力。

其中彈熱制冷是利用形狀記憶合金在單軸應(yīng)力作用下發(fā)生可逆相變，并利用該相變潛熱制冷的新型固態(tài)制冷技術(shù)。與傳統(tǒng)蒸氣壓縮制冷相比，彈熱制冷具有零溫室氣體排放、高體積能量密度、易于回收利用等突出優(yōu)勢(shì)。

1.2 材料本構(gòu)和斷裂方程 靶板的流動(dòng)應(yīng)力采用半理論半經(jīng)驗(yàn)的 MJC(Modified Johnson Cook)本構(gòu)模型表征[17]，表達(dá) 式如下 式中，σ eq 為 Von Mises 等效應(yīng)力； eq ε 為等效塑性應(yīng)變；A 為參考應(yīng)變率、溫度下材料的屈服強(qiáng)度；B、 Q 和 n、β 分別為應(yīng)變硬化系數(shù)和指數(shù)；α為修正系 數(shù)；C、p、m 為應(yīng)變率硬化系數(shù)、溫度軟化系數(shù)及

，直接影響應(yīng)力集中，最終變形形狀等，因此在微尺度下，晶體塑性模擬結(jié)果的精度會(huì)因其捕捉了金屬變形的本質(zhì)而顯著高于傳統(tǒng)宏觀本構(gòu)模型

Simdroid隱式結(jié)構(gòu)分析模塊支持三維、二維軸對(duì)稱、二維模型的建立和分析，用戶可以根據(jù)具體結(jié)構(gòu)和工況，靈活選擇建模和分析方法。圖3 金屬波紋管液壓脹形仿真軸對(duì)稱模型材料定義和賦予2）定義材料銅合金是金屬波紋管的常用材料之一，易于加工和成形。本案例針對(duì)銅合金材料金屬波紋管進(jìn)行分析，選擇彈塑性本構(gòu)模型。材料力學(xué)參數(shù)包括彈性模量、泊松比、塑性應(yīng)變-屈服強(qiáng)度關(guān)系等。

②試樣：材料選擇1100-H14鋁合金，使用Johson-Cook本構(gòu)模型，參數(shù)如下： 1.3 仿真結(jié)果反射式SHTB的撞擊桿可以使用整形片進(jìn)行波形整形，Model-1-S模型使用整形片減少波形彌散，Model-1-L模型使用等效載荷，通過(guò)增加上升\下降沿時(shí)長(zhǎng)（50e-6s）達(dá)到了與使用整形片同樣效果減少了波形彌散，兩個(gè)模型結(jié)果一致。