超弹性镍钛合金循环变形研究二十年进展及本构模型评述

本文主要探讨了近二十年来超弹性镍钛形状记忆合金（NiTi Shape Memory Alloy, SMA）的循环变形行为研究进展。作者康国政首先概述了这一领域的最新科研成果，特别关注了超弹性镍钛SMA在应变控制和应力控制循环加载条件下的单轴循环变形特性。研究的重点在于深入解析了这种合金在循环变形过程中的关键力学性能参数变化，如应力-应变关系、残余应变的增长趋势以及相变棘轮效应，即材料在每次循环过程中的非线性行为。 随后，作者基于循环变形实验数据，介绍了三种典型且先进的超弹性NiTi SMA循环本构模型。这些模型是在宏观现象的基础上构建的，能够预测材料在不同循环条件下的响应，包括应力松弛、硬化和回复等现象。作者对这三种模型的预测能力和适用性进行了评估，指出它们在解释循环变形现象方面的优势和局限。 文章进一步讨论了现有研究在处理超弹性NiTi SMA的热-机械耦合效应、非比例多轴循环变形行为以及循环变形微观机制方面存在的挑战。热-机械耦合意味着循环变形不仅受力学因素影响，还受到温度变化的显著作用。对于非比例多轴循环，材料在不同方向上的响应可能不一致，这增加了复杂性。关于微观机制，尽管已经取得了一些进展，但仍需要更深入的理解来揭示循环变形背后的原子尺度行为。 作者认为，虽然当前的研究已取得了一些成就，但仍有待解决的问题，例如循环稳定性、疲劳寿命预测以及优化设计方法等方面。他们提出了对未来研究的建议，强调了在这些领域的进一步探索对于提升超弹性NiTi SMA在实际应用中的性能至关重要。 这篇文章为读者提供了一个全面而深入的视角，展示了超弹性镍钛形状记忆合金循环变形行为研究的前沿动态，以及未来研究需要关注的关键问题。对于工程师、材料科学家以及从事金属材料循环性能研究的专业人士来说，这篇文章具有重要的参考价值。