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1、 引言形狀記憶合金（SMA）因具有形狀記憶效應(yīng)和超彈性等獨特力學(xué)行為，在航空航天、生物醫(yī)學(xué)、智能結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，其力學(xué)響應(yīng)涉及奧氏體 - 馬氏體相變的復(fù)雜耦合，傳統(tǒng)商用有限元軟件的內(nèi)置材料模型難以精準描述。

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 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 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.

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(jīng)受機械加載/卸載循環(huán)之后，能夠經(jīng)受大變形而不顯示殘余應(yīng)變（偽彈性），或者能夠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)是材料特性，特別適用于航空、生物醫(yī)學(xué)和結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用。

為了研究形狀記憶聚合物相關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀記憶過程，以往常常需要使用Fortran語言去編寫復(fù)雜繁瑣UMAT(用戶材料子程序)，現(xiàn)在本人采用了一種適合對SMP復(fù)雜結(jié)構(gòu)進行有限元模擬的方法，該方法不需要寫umat子程序，分別利用有限元仿真軟件ABAQUS中內(nèi)置的廣義Maxwell模型和Neo-Hookean模型來描述材料的粘彈性行為和超彈性行為。

并且我發(fā)現(xiàn)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(qū)分，這樣的話在仿真形狀記憶效應(yīng)的時候初始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)馬氏體體積分數(shù)為0，但是其實并不是這樣，請問會不會有問題。 sma_spring_bili_q.mph

通過將等效塑性應(yīng)變設(shè)置為零，將消除硬化記憶。如果為模型指定了背應(yīng)力，這些背應(yīng)力也將設(shè)置為零。如果在材料定義中包含退火行為，并且退火溫度定義為低于為金屬塑性模型指定的熔化溫度，則硬化記憶將在退火溫度下刪除，熔化溫度將嚴格用于定義硬化函數(shù)。否則，硬化記憶將在熔化溫度下自動移除。如果材料點的溫度在隨后的時間點低于退火溫度，則材料點可以再次加工硬化。

如果物體各質(zhì)點發(fā)生位移后改變了各點間初始狀態(tài)的相對位置，則物體同時也產(chǎn)生了形狀的變化，其中包括體積改變和形狀畸變;物體的這種變化稱為物體的變形運動或簡稱為變形，它包括微元體的純變形和整體運動。

智能復(fù)合材料的主要種類和應(yīng)用 1、 形狀記憶合金纖維增強智能復(fù)合材料 SMA 應(yīng)用于智能復(fù)合材料主要由于其具有形狀記憶效應(yīng)（SME）和超彈性。 2、 光導(dǎo)纖維智能復(fù)合材料 智能復(fù)合材料中的傳感器是嵌埋在復(fù)合材料中的，這要求與基體之間具有良好的兼容性。 3、 碳纖維增強智能復(fù)合材料 該復(fù)合材料較多地出現(xiàn)在水泥基材料中。

非全松弛載荷循環(huán)在應(yīng)用中很常見，例如：在安裝過程中對產(chǎn)品施加了預(yù)載荷；襯套在模壓過程中產(chǎn)生的壓縮預(yù)應(yīng)力、過盈配合、由于熱膨脹/收縮而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；以及在輪胎中，簾線的形狀記憶效應(yīng)。 圖1.

3、鈦絲的記憶特性市面上主流的鈦絲分為單程記憶效應(yīng)和雙程記憶效應(yīng)，由于各廠家加工的工藝不同，生產(chǎn)出來的鈦絲具有單程記憶效應(yīng)和雙程記憶效應(yīng)這兩種不同的特征。單程記憶鈦絲具有以下特點：1）通電收縮后不可逆。在產(chǎn)品應(yīng)用當中，需要較大的初始載荷，使其驅(qū)動收縮后，通過這個較大的拉力來拉回到初始長度。2）單程記憶鈦絲的應(yīng)用力量的范圍較大。可達500MPA。

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有產(chǎn)生塑性殘余應(yīng)變，是完全彈性的，在AB段存在一個較大的平臺應(yīng)力，正是該過程賦予了其較大的彈性應(yīng)變。

2、再次是鈦絲的單程記憶效應(yīng)和雙程記憶效應(yīng)，由于各廠家加工的工藝不同，生產(chǎn)出來的鈦絲具有單程記憶效應(yīng)和雙程記憶效應(yīng)這兩種不同的特征。 單程記憶鈦絲具有以下特點：1）通電收縮后不可逆。它只記得收縮后的狀態(tài)，在產(chǎn)品當中，需要增加較大的初始載荷，使其驅(qū)動收縮后，通過這個較大的初始載荷強硬的拉長到初始長度。2）單程記憶的鈦絲恢復(fù)響應(yīng)慢。

后者表明屈服面隨著塑性流動的發(fā)生屈服面本身的形狀不變，但是位置發(fā)生移動。如果對于單向加載，同樣參數(shù)下，各向同性硬化和隨動硬化沒有區(qū)別。在往復(fù)加載下，隨動硬化的反向屈服強度會降低，這種行為叫做包辛格效應(yīng)。二維應(yīng)力狀態(tài)下的各向同性硬化與隨動硬化隨動硬化又可以分為Prager演化和Ziegler演化。

UMAT / VUMAT 的二次開發(fā)： 當標準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）。

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。