不同直径 NiTi 形状记忆合金棒材的超弹性试验研究-论文.pdf

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1、第30卷第3期结构工程师Vo1．3O．No．32014年6月StructuralEngineersJun．2014不同直径NiTi形状记忆合金棒材的超弹性试验研究王伟，邵红壳’(1．同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海200092；2．同济大学建筑工程系，上海2000092)摘要处于奥氏体相态的形状记忆合金在经历较大变形后仍然可恢复原状，这一特性称为超弹性。立足于工程应用，对直径分别为6lnm、12mm和19mm的三种NiTi形状记忆合金棒材在常温下的力学性能进行试验研究。主要考察其相变应力、残余应变和耗能能力等力学特征随应变幅值与循环次数等参数

2、的变化规律。研究结果表明，在相同加载速率下，国产19mlTl直径棒材的最大可恢复弹性应变约为2．5％，与国外大直径形状记忆舍金棒材的超弹性水平尚存在差距；12mm直径棒材的最大可恢复弹性应变约为5％，可以应用于钢结构节点，以获得自回复性能。应变幅值和循环次数对NiTi形状记忆合金棒材的力学性能有重要影响，在3-程应用时应该予以考虑。关键词形状记忆合金，超弹性，力学性能，钢结构，自回复AlloyBarsinDiferentSizesWANGWei、。SHAOHongliang。'(1．StateKeyLaboratoryforDisasterReduc

3、tioninCivilEngineering，Ton~iUniversity，Shanghai200092，China；2．DepartmentofBuildingEngineering，Ton~iUniversity，Shanghai200092，China)AbstractShapememoryalloysinaustenitestatescanrecovertotheoriginalshapeafterexperiencinglargedeformations，whichiscalledsuperelasticity．Fortheenginee

4、ringapplicationofthisuniqueproperty，anexperimentalstudywasconductedonthemechanicalpropertiesoflarge—sizedNiTibarsintheaustenitestatesatroomtemperature．Themechanicalparameterssuchastransformationstress，residualstrainanddissipateden—ergywerestudiedwithdifferentstrainamplitudeandc

5、yclicloading．TheexperimentalresultsindicatethatthelargestrecoverablestrainofdomesticNiTibar(19ramindiameter)is2．5％，whichlagsbehindtheforeignNiTibar．The12mm—in．diameterNiTibarissuggestedtobeappliedtojointsofthesteelstructureforagoodrecenteringperformacewiththemaximumrecoverables

6、trainof5％．Itshouldbeconsideredduringengineer—ingapplicationthatthemechanicalpropertiesofNiTibarsisgreatlyinfluencedbystrainamplitudeandcyclicloading．Keywordsshapememoryalloy，NiTi，superelasticity，mechanicalproperty，steelstructure，recentering室发现NiTi形状记忆合金具有良好的形状记忆效1引言应(shapememor

7、yeffect，SME)之后，世界各国学者对SME的作用机理以及与之密切相关的超弹性效形状记忆合金(shapememoryalloy，SMA)是一应(SuperelasticityEffect，SE)的作用机理进行了广种新型的智能材料。自1963年美国海军武器实验泛研究，提出了一系列与温度、相变应力有关的一收稿日期：2013—05—07基金项目：国家自然科学基金重点项目(51038008)资助联系作者，Email：weiwang@tongji．edu．cn·试验研究·．169．结构工程师第30卷第3期维和三维本构模型。形状记忆合金不仅应用于航形状记忆

8、合金材料一次加、卸载循环对应的天、医疗等领域中，还广泛应用于具有高度自适应典型应力一应变曲线如图1所示。其中