考虑塑性变形和相变耦合效应的NiTiNb记忆合金管接头装配性能模拟

陈翔^1,2,3，陈伟¹，赵洋¹，禄盛^1,3，金晓清²，彭向和²

1. 重庆邮电大学先进制造工程学院2. 重庆大学机械传动国家重点实验室3. 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室

摘 要：基于考虑塑性变形和相变耦合效应的记忆合金(SMA)本构模型,对NiTiNb SMA管接头从扩径预处理到装配服役的全过程以及拉拔过程进行数值模拟。计算结果表明,由于相变和塑性变形的耦合作用,装配过程管接头内的von Mises应力、等效相变应变和等效塑性变形演化存在明显的规律。在一定尺寸范围内,随着扩径量的增加,拉拔力降低;不同壁厚尺寸配比的9种方案中,拉拔力随壁厚非线性变化,存在最优连接性能的方案;在室温变化范围内(0～40℃),服役环境温度对管接头连接系统的性能影响较小。随着临界相变应变的增加,管接头内的von Mises应力集中层由内侧向外侧移动,拉拔力在临界相变应变0.07～0.14的范围内逐渐增加。研究结果表明,接触时端部von Mises应力集中会显著增加系统的拉拔力。

关键词：形状记忆合金;管接头;相变;塑性变形;拉拔力;