形状记忆合金是热力耦合相变的各向异性材料,其变形过程中微观尺度的固有不稳定性和相变域演化能够逾渗到宏观尺度,形成变形带并伴随着力学响应的突变,涉及多尺度效应,力学行为非常复杂。本项目研制了适合形状记忆合金微管的拉扭试验机;设计了图像匹配和目标跟踪算法并成功应用于非接触、直接、同步、全场的正-剪应变测量;采用多种类型的拉扭复合加载路径,在国际上首次对形状记忆合金微管进行了系统的准静态拉扭实验;每个实验都拍摄了表面形貌演化过程,得到了名义应力-应变曲线,还进行了局部应变的测量。实验结果全方位展示了此材料强路径相关的拉扭变形行为;新的发现有实测相变面与塑性理论相差较大以及外加扭转引发没有突变的非均匀变形。本研究提出了基于金兹堡-朗道相变理论的材料本构关系,通过数值分析确定其能够合理解释实验结果,对深入认识这种类型的智能材料的力学行为具有重要意义。
英文主题词shape memory alloy; non-linear constitutive relation; tension-torsion testing machine; non-contact strain measurement; inhomogeneous deformation