机械工程学报

作者：康泽天, 王志勇, 周博, 薛世峰

单位：中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院 青岛 266580

关键词：形状记忆合金,超弹性缆索,有限单元法,ABAQUS,用户材料子程序；

基金：国家科技重大专项（2017ZX05009-003）、国家重点研发计划（2017YFC0307604）、中央高校基本科研业务费专项（16CX02002A）和山东省中青年科学家科研奖励基金（ZR2016EEB34）资助项目。

由于涉及材料和接触双重非线性问题，很难建立描述形状记忆合金（Shape memory alloy，SMA）超弹性缆索力学行为的理论模型，为了克服试验成本高和易受环境因素影响的缺点，基于形状记忆因子概念和SMA本构模型，推导了适于有限单元法的增量型SMA本构模型。利用ABAQUS二次开发功能，考虑相变过程中SMA弹性模量的变化，编写了SMA用户材料子程序，实现了SMA超弹性缆索力学行为的有限元单元法。利用建立的有限单元法对SMA超弹性缆索的相变和力学行为进行数值模拟，并将数值结果与文献中试验结果进行了对比验证，在此基础上，分析了SMA超弹性缆索外线股螺距对缆索整体力学行为的影响。计算结果及其与试验结果的对比表明，提出的有限单元法能有效描述和预测SMA超弹性缆索在拉伸过程中的相变和力学行为，SMA超弹性缆索外线股轴线螺距对缆索整体相变和力学行为有明显影响，研究工作可为SMA超弹性缆索设计及工程应用提供计算方法与技术指导。

来源：2020年第14期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2020年第14期