一种考虑应变幅值和应变速率影响的超弹性SMA宏观唯象本构模型

刘博¹，王社良¹，李彬彬^1,2，杨涛³，李昊¹，刘洋³，何露¹

1. 西安建筑科技大学土木工程学院2. 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室3. 西安工程大学城市规划与市政工程学院

摘 要：为充分发挥超弹性SMA的减振特性,奠定应用理论基础,对SMA丝进行了力学性能试验研究,探讨了循环训练次数、应变幅值和应变速率对SMA滞回性能的影响。基于SMA丝力学性能测试结果,在广义粘塑性框架下,对Graesser宏观唯象本构模型进行了拓展。新模型考虑了马氏体正/逆相变过程中特征参量的差异以及大应变幅值下的马氏体硬化特性,并通过引入的内变量演化方程,描述了应变幅值和应变速率对超弹性SMA滞回性能的影响;通过Matlab/Simulink模块对超弹性SMA滞回曲线进行了模拟,并将预测结果和试验结果进行了对比。结果表明:所建立的应变幅值-应变速率相关型SMA宏观唯象本构模型可较为精确地描述SMA在应力诱发相变过程中的超弹性力学行为,同时可反映应变速率和应变幅值对SMA滞回性能的影响。

关键词：形状记忆合金;超弹性;滞回性能;应变幅值;应变速率;Graesser本构模型;