功能梯度形状记忆合金纳米梁力学性能研究

作     者：贾晓丽 李守宝 刘璐 黄书童 郑磊 柯燎亮 JIA XiaoLi;LI ShouBao;LIU Lu;HUANG ShuTong;ZHENG Lei;KE LiaoLiang

作者机构：中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京102249 天津大学机械工程学院天津300072 

基　　金：国家自然科学基金项目(12372145,11872377,11402309) 国家重点研发计划(2016YFC0303700)资助 

出 版 物：《机械强度》 (Journal of Mechanical Strength)

年 卷 期：2024年第46卷第1期

页      码：152-160页

摘      要：功能梯度形状记忆合金(Functionally Graded Shape Memory Alloys,FG⁃SMA)兼具功能梯度材料和形状记忆合金的双重特性,故在航空航天、生物医疗、微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)中得到了广泛的应用。当微结构尺度达到纳米尺度,表面效应对微结构力学性能的影响是十分显著的。为了探究表面效应对功能梯度形状记忆合金纳米梁力学性能的影响规律,基于梁弯曲理论及Gurtin⁃Murdoch表面弹性理论,考虑拉压不对称、温度对FG⁃SMA纳米梁的影响,建立了考虑表面效应的FG⁃SMA纳米梁相变力学模型。分析了梯度指数、载荷、温度及拉压不对称系数对FG⁃SMA纳米梁力学性能的影响规律。研究表明,弯矩、梯度指数对截面响应影响显著,而温度和拉压不对称系数对其影响较小;忽略表面效应的影响会低估FG⁃SMA纳米梁的抗弯性;在弯矩达到一定程度后,表面效应对FG⁃SMA纳米梁中性轴偏移趋势影响不大。研究结果对FG⁃SMA纳米梁在微机电领域的设计及应用提供了一定的基础与依据。

主 题 词：功能梯度形状记忆合金 微机电系统 表面效应 Gurtin⁃Murdoch 表面弹性理论 相变 

学科分类：080503[080503] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 080201[080201] 

D　O　I：10.16579/j.issn.1001.9669.2024.01.020

馆 藏 号：203126071...