铁基形状记忆合金力学性能和激活回复性能研究

对研发的铁基形状记忆合金（Fe-based shape memory alloys,Fe-SMA）热轧板和冷轧板的力学性能和激活回复性能进行试验研究，得到了材料的力学性能基本参数和不同激活条件下的回复应力水平。研究发现，Fe-SMA材料具有很高的强度和优异的延展性。Fe-SMA热轧板的弹性模量均值为182GPa，抗拉强度1 136MPa，总延伸率45.0%。Fe-SMA冷轧板的弹性模量与热轧板相差不大，但冷轧板抗拉强度和总延伸率有所降低。在不同预拉伸应变与激活温度组合下，Fe-SMA的回复应力水平为165MPa～366MPa，可以满足目前工程应用中针对钢板裂纹修复和梁式结构承载能力提升的加固需求。与热轧板相比，Fe-SMA冷轧板在冷轧处理过程中形状记忆性能变差，反复升温激活过程中累积效应降低，因而热轧Fe-SMA更适用于需要多次激活补偿预应力损失的结构加固应用。Fe-SMA的基本材性指标和激活回复应力水平可以达到国际水准，但造价更低，适合于土木工程领域的加固应用。     

粘贴形状记忆合金丝的复合树脂板振动分析

在复合结构中粘贴形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)丝,利用其受限回复时产生较大回复应力和其弹性模量随温度变化的特性,实现对结构变形和振动响应的主动控制.基于Liang模型并取其相变系数Ω=-700 MPa,求出受限约束下的回复应力与弹性模量.根据应力应变关系,把回复应力转化为回复应变.用ANSYS模拟复合薄板在两端固定条件下,加热SMA丝对其固有频率以及振动响应的影响.同时试验研究同样约束条件下,粘贴SMA丝复合薄板的固有频率随温度的变化特性,发现二者的结果很吻合,证明相关思想和技术方法是正确的.     

SMA树脂复合结构梁振动特性的研究

分析了预应变形状记忆合金（ＳＭＡ）丝的回复应力在其树脂复合梁振动过程中产生的回复力矩，并对这种复合有预应变ＳＭＡ丝的复合结构梁在不同温度下进行了自由衰减振动实验，结果表明梁振动的对数衰减率和ＳＭＡ的回复应力有很好的对应关系。     

混凝土梁智能自修复试验与研究

利用形状记忆合金的形状记忆效应和受限回复产生较大驱动力的特性以及胶粘剂对裂缝的填充、修复特性,研究了一种智能自修复混凝土梁.通过试验验证了智能混凝土梁的自修复能力,并对智能混凝土梁的修复机理进行了分析.试验结果表明:裂缝产生后,胶粘剂从修复纤维管中渗入裂缝;通电加热改变形状记忆合金温度而使其对梁施加回复力,裂缝闭合.修复后的试样再次加载时,其开裂荷载提高,修复后的裂缝未再次开裂,而在试件中出现了新的裂缝.     

镍钛形状记忆合金管接头有限元分析

采用三维形状记忆合金相变本构模型预测了镍钛合金的形状记忆行为,进而建立了镍钛形状记忆合金连接钛合金管的轴对称有限元模型,考虑大变形和接触非线性,模拟了镍钛形状记忆管接头的装配过程。结果表明回复力由卸载过程中的自由应变回复以及形状记忆合金升温回复时的应变回复两部分组成。最后,给出了形状记忆合金管接头内径和摩擦系数的优化方法。     

镍钛形状记忆合金热机械循环变形行为试验研究

镍钛形状记忆合金在应用过程中,不可避免地承受热机械循环载荷作用,进而导致材料的结构性和功能性疲劳失效。热力学循环变形试验在自主开发的热机械循环试验平台上开展,并实时采集力、位移和温度信号,提取循环应力、应变和温度演化曲线,研究热机械循环变形对形状记忆效应的劣化作用。试验结果表明:机械循环载荷将轻微降低镍钛形状记忆合金在升温过程中的应变回复能力;同时,形状记忆效应随着热机械循环和温度循环次数的增加出现显著劣化。研发的热机械循环变形试验平台可用于揭示镍钛形状记忆合金功能性退化机理,为进一步对形状记忆合金器件的性能评估提供有益参考。     

高温高应变率扭-拉复合加载下铁基记忆合金的本构关系

利用高应变率扭 -拉复合加载的分离式霍布金森杆装置 ,对 2 0℃和 50 0℃下铁基形状记忆合金高应变率扭 -拉复合加载下的本构关系进行实验研究 .结果表明 ,高应变率扭 -拉复合加载下铁基形状记忆合金的强度和延伸率均随温度的升高而降低 ;扭转和拉伸之间存在相互耦合作用 ,并随温度的升高而减小     

脉冲电流下黄铜合金H70的力学性能和微观组织

在高精度电辅助拉伸系统上进行了一系列H70黄铜合金板材拉伸试验,探讨了脉冲电流持续时间和温度峰值对黄铜合金拉伸性能的影响,并观察了试验前后材料的微观组织.结果表明,脉冲持续时间越长,单次脉冲电流产生的峰值温度越高,H70黄铜合金的抗拉强度越低.在相同预应变下,脉冲电流产生的温度峰值越高,应力回复值下降越明显.当峰值温度高于600℃时,应力回复值接近于初始屈服强度.变形过程引入脉冲电流使黄铜发生明显再结晶,靠近断裂区域,晶粒长大明显,并出现铸态细小等轴晶和粗大枝晶.     

飞机结构气—弹耦合非线性颤振的控制

非线性气动弹性理论研究为先进飞机结构设计提供了理论指导,也为消除和预防不希望发生的气弹不稳定振动奠定必要的基础.智能材料的应用应是先进飞机颤振抑制技术走向实用化的有效途径.由于形状记忆合金具有高阻尼、大回复力、大应变容量及其抗疲劳性能强等方面的优势,在今后的颤振抑制应用研究中必将发挥更大作用.     

应力引起的CuAlNi单晶β1→γ1′马氏体相变的实验

在所有发现的形状记忆合金中 ,铜基形状记忆合金的力学性能稳定、生产成本低、加工性能好 ,因此已引起许多研究人员的重视 .据此利用X射线衍射法得到了CuAlNi单晶试样在拉伸方向的晶向 ;运用高分辨率的云纹干涉技术 ,获得了应力引起的CuAlNi单晶形状记忆合金 β1→γ′1相变时的变形场 .相变过程中能清楚地观察到马氏体和奥氏体以及它们界面的移动 .同时云纹干涉法还能够定量得到形状记忆合金相变时马氏体区域和奥氏体区域的应变