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形狀記憶合金彈簧力學性能分析

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形狀記憶合金彈簧力學性能分析

發布日期:2019-05-18 作者: 點擊:

      利用直杆的扭轉理論對形狀記憶合金密圈螺旋彈簧的力學性能進行了理論分析 ,給出了彈簧加載力和變形量的全程非線形力與變形關系 ,特别是形狀記憶合金相變過程對彈簧剛度的影響. 雖然形狀記憶合金材料的相變本構為簡單的三線性平台型模型 ,在加卸載過程中 ,相變區和相變體積分數随載荷而改變 ,因此形狀記憶合金彈簧的剛度也随載荷發生非線性變化. 在加載過程中 ,相變從外層開始向内擴展 ,但不能到達最内層. 而卸載時的反向相變從中間開始向内外擴展.


      彈簧的變形剛度系數采用一般的彈性計算公式. 本文利用直杆的扭轉理論對密圈螺旋形狀記憶彈簧的變形過程進行理論分析 ,得到了一個循環加載過程中的力變形關系. 該結果可以對形狀記憶合金

彈簧的設計和使用提供理論分析參考.在分析過程中 ,本文将變形限制在小變形範圍之内 ,不考慮熱力學因素對馬氏體相變過程的影響.


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形狀記憶合金的本構關系

      單純形狀記憶合金材料的本構理論研究已取得豐富的研究成果 ,在過去的一、二十年中已提出了多種能夠描述形狀記憶合金變形特征的本構模型. 對于一維情形 , Roger與 L iang以及 Tanaka等提出了強化型本構理論 ,但一些實驗表明 N iTi形狀記憶合金的應力應變曲線表現為平台型


形狀記憶合金彈簧的變形過程分析

      對于密圈螺旋彈簧 ,當簧絲的半徑 R 遠小于簧圈的直徑 D 時 ,簧絲主要承受扭轉變形 ,用直杆的扭轉理論能夠較好地近似描述彈簧的變形過程. 為了簡化推導過程 , 本文中暫僅考慮形狀記憶合金相


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