形状记忆合金的断裂行为数值模拟分析

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文形状记忆合金的断裂行为数值模拟分析硕士研究生：吕军指导教师：周博教授学科、专业：固体力学论文主审人：邹广平教授哈尔滨工程大学2013年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文形状记忆合金的断裂行为数值模拟分析硕士研究生：吕军指导教师：周博教授学位级别：工学硕士学科、专业：固体力学所在单位：航天与建筑工程学院论文提交日期：2012年12月论文答辩日期：2013年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADiss

2、ertationfortheDegreeofM.EngNumericalSimulationofFractureBehaviorforShapeMemoryAlloyCandidate:LvJunSupervisor:Prof.ZhouBoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:SolidMechanicsDateofSubmission:December,2012DateofOralExamination:March,2013

3、University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全

4、了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学

5、送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日形状记忆合金的断裂行为数值模拟分析摘要由于形状记忆合金具有超弹性和形状记忆效应，使得在研究其断裂力学行为时变得非常复杂，内在的与外在的影响机理至今仍没有人能够解释清楚，为了满足形状记忆合金构件安全设计的需要，防止断裂破坏事故的发生，提高SMA的力学性能，对其裂纹问题进行研究，对校核缺陷构件可能发生的隐患，特殊部位应力集中状况，预测构件的断裂疲劳损伤寿命等，有着重要的现实意义。研究内容如下：介绍了马氏体相变的特征和热弹性马

6、氏体相变的判断依据，形状记忆合金的相变属于热弹性马氏体相变。形状记忆合金的变形是由马氏体相变或马氏体择优取向来实现的，介绍了形状记忆效应的机理和超弹性应力应变关系。利用ANSYS内置的SMA单元材料库模型，对形状记忆合金板中心裂纹问题的二维、三维和斜裂纹情况进行了数值模拟，求解了形状记忆合金裂纹问题的裂尖附近等效应力值，并选取适当变量讨论了不同情况下等效应力与其内变量之间的关系。通过改变加载的载荷大小和加载方式，讨论了裂纹前缘的最大正应力值、最大等效总应变、马氏体体积分数之间的关系。施加的载荷大

7、小与裂纹前缘的最大正应力值、最大等效总应变、马氏体体积分数表现出一定的正相关性。通过改变形状记忆合金板的宽度与裂纹的尺寸比，研究其与形状记忆合金裂尖附近不同点等效应力关系。ba/越大，裂纹尖端附近等效应力值越小，当ba/14时，等效应力值的变化趋于平缓，随着ba/值的增大，等效应力的大小越来越接近，因此可以在ba/14数值较大时，近似的可用无限大板模型来求解有限宽板模型问题。关键词：形状记忆合金；断裂；有限元；等效应力哈尔滨工程大学硕士学位论文形状记忆合金的断裂行为数值模拟分析ABSTRAC

8、TWiththesuperelasticityandshapememoryeffect,shapememoryalloymakestheresearchofthefracturemechanicsbehaviorbecomecomplicated.Itisstillnoonecanexplaininternalandexternalinfluencemechanismofshapememoryalloy,inordertomeettheneedsofthesafetydesign,prevent