脱胶区SMA纤维的变轴力模型

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形状记忆合金具有独特的形状记忆效应和超弹性,这些不同与传统功能材料的特性使其对外部环境具有感知功能和对系统的驱动功能。因而形状记忆合金受到材料科学和工程界的普遍重视,其应用范围已经涉及航天、航空、机械、电子、交通、建筑等领域,具有广阔的发展前景。 将形状记忆合金纤维复合于金属或聚合物基体获得机敏(智能)复合材料是一种强度和刚度对外界环境具有自适应性的材料,利用形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性可对复合材料结构中的裂纹进行主动控制和修复。近年来,有关形状记忆合金机敏(或智能)复合材料的相关研究一直是复合材料研究中的热点和重点之一,形状记忆合金纤维-基体的界面特性和纤维脱胶、拔出问题则是研究中的基本力学问题。 本文先对形状记忆合金纤维拔出的力学模型进行了探讨,以Liang-Rogers本构模型为基础,考虑纤维-基体界面摩擦力的作用,给出了恒温条件下加载和卸载过程中不同阶段形状记忆合金纤维的伸长量与外载荷、界面摩擦力的关系式,及加载和卸载结束时纤维的拔出量表达式。选取Ni-Ti形状记忆合金为例,给出不同环境温度时(T=25、40、55、70℃)纤维加载端的伸长量与外载荷曲线图,及其无量纲化的曲线。最后,讨论了环境温度和纤维-基体界面摩擦力在加载和卸载过程中对脱胶区形状记忆合金纤维的热力学特性的影响。
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