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形状记忆合金弹簧力学性能分析

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形状记忆合金弹簧力学性能分析

发布日期:2019-05-18 作者: 点击:

      利用直杆的扭转理论对形状记忆合金密圈螺旋弹簧的力学性能进行了理论分析 ,给出了弹簧加载力和变形量的全程非线形力与变形关系 ,特别是形状记忆合金相变过程对弹簧刚度的影响. 虽然形状记忆合金材料的相变本构为简单的三线性平台型模型 ,在加卸载过程中 ,相变区和相变体积分数随载荷而改变 ,因此形状记忆合金弹簧的刚度也随载荷发生非线性变化. 在加载过程中 ,相变从外层开始向内扩展 ,但不能到达最内层. 而卸载时的反向相变从中间开始向内外扩展.


      弹簧的变形刚度系数采用一般的弹性计算公式. 本文利用直杆的扭转理论对密圈螺旋形状记忆弹簧的变形过程进行理论分析 ,得到了一个循环加载过程中的力变形关系. 该结果可以对形状记忆合金

弹簧的设计和使用提供理论分析参考。在分析过程中 ,本文将变形限制在小变形范围之内 ,不考虑热力学因素对马氏体相变过程的影响。


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形状记忆合金的本构关系

      单纯形状记忆合金材料的本构理论研究已取得丰富的研究成果 ,在过去的一、二十年中已提出了多种能够描述形状记忆合金变形特征的本构模型。 对于一维情形 , Roger与 L iang以及 Tanaka等提出了强化型本构理论 ,但一些实验表明 N iTi形状记忆合金的应力应变曲线表现为平台型


形状记忆合金弹簧的变形过程分析

      对于密圈螺旋弹簧 ,当簧丝的半径 R 远小于簧圈的直径 D 时 ,簧丝主要承受扭转变形 ,用直杆的扭转理论能够较好地近似描述弹簧的变形过程。 为了简化推导过程 , 本文中暂仅考虑形状记忆合金相


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