【摘 要】
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形状记忆合金（Shape Memory Alloy,SMA）是一种具有高恢复力的特殊材料,其所表现出金属的典型特性,如阻力、刚度、可加工性等使得它在工程领域受到越来越多的关注。功能梯度形状记忆合金（Functionally Graded Shape Memory Alloy,FG-SMA）材料则完美复合了功能梯度材料与形状记忆合金材料的优点。由于形状记忆合金在温度或应力激励下奥氏体相与马氏体相会发
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形状记忆合金（Shape Memory Alloy,SMA）是一种具有高恢复力的特殊材料,其所表现出金属的典型特性,如阻力、刚度、可加工性等使得它在工程领域受到越来越多的关注。功能梯度形状记忆合金（Functionally Graded Shape Memory Alloy,FG-SMA）材料则完美复合了功能梯度材料与形状记忆合金材料的优点。由于形状记忆合金在温度或应力激励下奥氏体相与马氏体相会发生互相转换,使形状记忆合金发生晶体重定向。所以,在不同金属相下的功能梯度材料的弯曲问题也变得尤为重要。本文主要研究了形状记忆合金变截面梁、机械载荷下功能梯度形状记忆合金超静定梁以及功能梯度形状记忆合金粘弹性梁的变温相变弯曲响应问题。首先,结合经典梁理论与实验得到的形状记忆合金材料的应力应变关系,分析了变截面梁的横力弯曲问题。基于温度与临界应力的关系来探究温度对相变的影响,引入拉压不对称系数的概念来体现SMA材料的拉压不对称性。通过分步积分法在求解得到梁控制方程的条件下,进一步求解出变截面形状记忆合金梁在不同相变阶段下的弯曲响应特性。其次,根据连续介质力学和复合材料力学,得到功能梯度形状记忆合金梁在集中、均布载荷下的截面平均应力大小,通过中性轴位移、曲率等力学参量来进行转换表达并最终求解到FG-SMA超静定梁的控制方程。并分析了FGSMA超静定梁的非线性力学行为。最后,将梁弹性基用粘弹性材料进行代替,并结合粘弹性材料一维积分型的应力-应变关系,研究了功能梯度形状记忆合金粘弹性梁的变温弯曲响应问题。在考虑载荷、拉压不对称系数、温度、加载时间以及形状记忆合金材料的体积分数变化的情况,分析得到了功能梯度形状记忆合金粘弹性梁在不同相变阶段下的中性轴位移、曲率以及相边界分布等变形特性。
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