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功能梯度形状记忆合金复合梁的力学行为

康泽天 周博 薛世峰

康泽天, 周博, 薛世峰. 功能梯度形状记忆合金复合梁的力学行为[J]. 复合材料学报, 2019, 36(8): 1901-1910. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20181114.003
引用本文: 康泽天, 周博, 薛世峰. 功能梯度形状记忆合金复合梁的力学行为[J]. 复合材料学报, 2019, 36(8): 1901-1910. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20181114.003
KANG Zetian, ZHOU Bo, XUE Shifeng. Mechanical behaviors of functionally graded shape memory alloy composite beam[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2019, 36(8): 1901-1910. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20181114.003
Citation: KANG Zetian, ZHOU Bo, XUE Shifeng. Mechanical behaviors of functionally graded shape memory alloy composite beam[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2019, 36(8): 1901-1910. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20181114.003

功能梯度形状记忆合金复合梁的力学行为

doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20181114.003
基金项目: 国家重点研发计划(2017YFC0307604)
详细信息
    通讯作者:

    周博,博士,教授,博士生导师,研究方向为智能材料与结构力学、复合材料力学、微尺度材料力学、油气井工程力学等,E-mail:zhoubo@upc.edu.cn

  • 中图分类号: TG139.6

Mechanical behaviors of functionally graded shape memory alloy composite beam

  • 摘要: 功能梯度形状记忆合金(Functionally graded shape memory alloy,FGSMA)兼具功能梯度材料和形状记忆合金材料的双重特性,广泛应用于微机电、航空航天等工程领域。为研究FGSMA复合梁的弯曲行为,本文对形状记忆合金(SMA)力学本构方程进行简化处理,并根据复合材料层合板理论建立了FGSMA复合梁的力学模型,据此研究了SMA体积分数沿厚度方向呈线性变化的FGSMA悬臂梁内SMA纤维铺设角度对悬臂梁横截面应变、中面轴向位移、中性面高度和相变层高度的影响以及悬臂梁中面应变、曲率、SMA马氏体相变临界层高度和中性面高度随弯矩载荷的变化规律。研究结果表明:在弯矩载荷作用下,悬臂梁中性面位置与中面位置不重合,且悬臂梁上下层SMA马氏体相变临界层位置不对称;截面轴向应变绝对值随铺设角度增大而增大,截面纵向应变绝对值随铺设角度增大先增大后减小,中面轴向位移随铺设角度增大先增大后减小;随着铺设角度增大,悬臂梁中性面高度逐渐增大,拉伸状态下相变结束临界层高度先减小后增大,压缩状态的趋势相反;随着弯矩载荷绝对值逐渐增大,中性面位置高度表现出先稳定后减小然后逐渐增大的趋势,相变临界层逐渐向中性面位置靠拢;中面正应变和挠曲率随着弯矩载荷绝对值逐渐增大而发生变化,且变化率先增大后减缓。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-28
  • 刊出日期:  2019-08-15

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