基于ABAQUS的形状记忆合金本构研究.pdf

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1、萤金芝等：基于ABAQUS的形状记忆合金本构研究5l基于ABAQUS的形状记忆合金本构研究董金芝，毛晨曦，曹鹏(1．东北林业大学土木工程学院。哈尔滨150040；2．中国地震局工程力学研究所，眙尔滨150086；3．哈尔滨工业大学交通科学与工程学院．哈尔滨150090)【摘要】利用ABAQUS的用户材料子程序VUMAT编制了的形状记忆合金(Shapememo~alloys，SMA)超弹性本构模型，并将其本构模型嵌入到ABAQUS材料库中。基于ABAQUS程序以及上述形状记忆合金本构模型，本文计算分析了某含有SMA材料构件的l2层剪力墙结构在地震荷载作用下的响

2、应，验证了该子程序的正确性及准确性。【关键词】形状记忆合金；超弹性本构模型；ABAQUS；VUMAT【中图分类号】TU311．41【文献标识码】B【文章编号】100l一6864(2010)12—0051—02STUDYONSHAPEMEMORYALLOYSCONSTI’I’UTIVEMoDELBASEDONABAQUSDONGJin—zhi，MAOChen—xi．CAOPeng。(1．CollegeofCivilEngineering，NortheastForestryUniv．，Harbin150040，China；2．InstituteofEnginee

3、ringMechanics，ChinaEarthquakeAdministration，Harbin150086，China；3．SchoolofScienceandEngineeringonCommunication，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150090，China)Abstract：Thispaperproduccsashapememoryalloysuper—elasticconstitutivemodelbasedonABAQUS，afiniteelementanalysissoftware，TheSMAm

4、aterialisaddedtotheABAQUSmateriallibrar—YbyusingitsABAQUSusermaterialsubroutineVUMAT．BasedonABAQUSandSMAconstitutivemodel，theresponseofa12一storeyshearwallstructure，someofwhosecomponentsmadeofSMAmateri—al，iscalculatedandanalyzedunderearthquakeexcitation，andthecorrectnessandaccuracyo

5、fthissub—routineareverified。Keywords：shapememoryalloy；super—elasticconstitutivemodel；ABAQUS；VUMATO引言Liang＆Rogers的本构模型：形状记忆合金(ShapeMemoryAlloy，简称SMA)是or一0：D(s—e0)+力(—o)+(—To)一种近年来得到广泛研究和应用的特殊金属材料，具(1)有其他金属材料所不具备的形状记忆效应、大应变超式中，为应力；为应变；T表示温度；D是SMA弹性、高阻尼等独特性能。SMA的形状记忆效应和超的杨氏模量；是相变张量；是热

6、弹性系数；表示弹性效应都与热弹性马氏体相变有关，描述SMA上述马氏体的体积百分含量，它表示马氏体相变或逆向变两个特性的本构模型涉及力学、热力学和相变学等多的程度；Or。、、、。为这些变量的初值。个方面，从而使本构模型的建立极为复杂和困难⋯。假设初始条件or。=0，eo：0，。：0，且令T>Af，基于Liang和Rogers简化模型得到的双旗型一SMA本SMA材料处于完全奥氏体状态，且保持温度不变的本构模型，不仅形式简单，应用也很广泛。ABAQUS为构模型可简化为：应用最广泛的有限元分析软件之一，具有强大的线性=DE+(2)和非线性问题求解能力，丰富的单元库和

7、材料模型库，1．2双旗型一SMA本构模型简介同时还提供了大量的用户自定义子程序(usersubrou—根据相变特征点，将由反函数确定的应力一应变tine)，允许用户自行添加符合需求的单元以及材料等关系线性化，进一步简化的拉伸时的本构模型为：模型引。加载时：1双旗型SMA超弹性本构模型or=：f{E8(8≤sa(3ja)1．1Liang＆Rogers模型简介及其简化【EA占+aEA(一)(<

8、受拉压作用的部位放置O-={^sd+ctEA(8—8