NiTi纤维增强粘弹性基体与弹性基体复合材料的力学特性.pdf

助 能 材 料 2008年第5期(39)卷 NiTi纤维增强粘弹性基体与弹性基体复合材料的力学特性。 贺微波，金明，赵永利 (北京交通大学土木建筑工程学院力学所，北京100044) 应力作用下，分析两种复合材料的变形(应变)特征及 摘 要： 借助Voigt混合律，针对马氏体逆相变过 约束态NiTi纤维逆相变开始温度的差异；升温、加载 程，建立了NiTi纤维增强Kelvin粘弹性基体与弹性 基体两种复合材料的应力一应变关系。在同样的升温 经历一段时问后，将两种复合材料的应变限制为固定 过程及应力作用下，对两种复合材料的变形(应变)、约 值，分析其受力特征。 束态NiTi纤维逆相变开始温度进行了分析对比；升 2基本关系简介 温、加裁经历一段时间后，限制两种复合材料的应变为 固定值，分析其受力特征。分析有助于了解NiTi纤维2．1 复合材料的构成及Voigt混合律 增强粘弹性基体与弹性基体复合材料的力学性能。 将初始应力为零、预拉伸应变为￡。的NiTi纤维 关键词：NiTi纤维；粘弹性基体；蠕变；弹性基体 中图分类号：TB330．1 文献标识码：A 粘弹性基体复合材料，以同样方式构成单向NiTi纤维 文章编号：1001-9731(2008)05-0834-04弹性基体复合材料，其代表性单元如图1所示。假定 纤维与基体粘结在一起有相同的变形，在界面不考虑 1 引 言 组分材料问的相互作用。由Voigt混合律[8】复合材料 弹性基体、弹塑性基体与NiTi纤维构成的复合材应力为： 料．其本构关系及热力学响应已有许多研究报道[1川】． 口=Vwf+K％ (1) 工程中常用聚合物、金属等作为基体材料，在一定的工 式中，口为复合材料的宏观应力，以、Om为纤维、基 况条件下，有些基体材料会显现出粘弹性性质。)(． 体的应力IⅥ、U为纤维、基体所占体积百分比。 W．Du[63将NiTi纤维穿插人预留有孔道的热粘弹性 基体梁中，研究梁的挠度随温度变化的情况。S．S． Sun[7]将NiTi纤维与粘弹性杆件串联在一起，分析了 粘弹性杆件对NiTi纤维热力学行为的影响。但对于 NiTi纤维增强粘弹性基体复合材料，其应力一应变关系 图1代表性单元 的研究尚未见报道。 1Sketchof element 本文利用Voigt混合律，针对马氏体逆相变过程， Fig maprepresentative 2．2 NiTi形状记忆纤维的本构关系 建立了NiTi纤维粘弹性基体与NiTi纤维弹性基体两 在马氏体逆相变过程中，NiTi纤维一维本构关系 种复合材料的应力一应变关系。在同样的升温过程及 采用Brinson模型‘。]： 田一仃幻2 (2) 车=￡+8 (3) 度，C^为应力对相变温度的影响系数。 (4) D(车)。D．+车(Dm—D4) 当产生马氏体逆相变时，采用L