形狀記憶材料的本構模型（簡體書）

《形狀記憶材料的本構模型》著重研究了形狀記憶合金和形狀記憶聚合物的力學性能和本構模型的建立。研究了形狀記憶合金各類本構模型的建立過程和形狀記憶合金作為短纖維或長纖維時，對增韌聚合物材料力學性能的影響，并對本構關系進行了詳細的推導；研究了形狀記憶聚合物粘彈性力學行為，建立了具有形狀記憶特性的三維本構模型，驗證了所建立模型的正確性。

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 形狀記憶合金的本構關系 2
1.3 典型本構模型 2
1.3.1 Tanaka模型 2
1.3.2 Liang-Rogers模型 4
1.3.3 Brinson模型 5
1.3.4 Boyd-Lagoudas模型 6
1.3.5 Ivshin-Pence模型 7
1.3.6 朱-呂模型 7
1.4 形狀記憶合金復合材料的界面力學特性 8
1.4.1 界面粘結強度及應力分布 8
1.4.2 形狀記憶合金表面處理 9
1.5 形狀記憶合金增強復合材料 11
1.5.1 形狀記憶合金短纖維增強復合材料 11
1.5.2 形狀記憶合金長纖維增強復合材料 12
1.6 形狀記憶聚合物 13
1.6.1 形狀記憶聚合物的本構理論研究 13
1.6.2 形狀記憶聚合物復合材料研究 15
參考文獻 16
第2章 形狀記憶合金的本構模型 24
2.1 形狀記憶合金的細觀力學本構模型 24
2.1.1 形狀記憶因子 24
2.1.2 形狀記憶演化方程 26
2.1.3 形狀記憶演化方程 28
2.2 形狀記憶合金的余弦型本構模型 29
2.2.1 DSC曲線的模擬 30
2.2.2 馬氏體相變模型 31
2.2.3 本構方程 34
2.3 形狀記憶合金的宏觀力學本構模型 36
2.3.1 形狀記憶因子 36
2.3.2 形狀記憶演化方程 37
2.3.3 宏觀力學本構方程 41
2.3.4 數值算例 43
2.4 形狀記憶合金的熱力學本構方程 47
2.4.1 超彈性和形狀記憶效應 47
2.4.2 熱力學本構方程 48
2.5 形狀記憶合金的剪切本構模型 51
2.5.1 形狀記憶演化方程的建立 51
2.5.2 力學本構方程的建立 54
2.5.3模型中材料常數的測定 55
2.6 考慮溫度記憶效應的形狀記憶合金本構模型 56
2.6.1 形狀記憶方程 56
2.6.2 力學本構方程 61
2.7 Ni-Ti合金循環加載力學特性 64
2.7.1 殘余應變及形狀記憶殘余因子 64
2.7.2 形狀記憶殘余因子演化方程 67
2.7.3 彈性模量和相變臨界應力演化方程 69
2.8 一維宏觀循環本構方程 73
2.9 材料參數的實驗測定 74
2.9.1 相變溫度的測定 74
2.9.2 材料相變參數的測定 75
2.9.3 材料循環參數的測定 77
2.10 Ni-Mn-Ga單晶材料的宏觀本構模型及實驗研究 78
2.10.1 內變量選取 78
2.10.2 宏觀本構模型 79
2.10.3 相變動力學方程 83
2.10.4 殘余磁致形狀記憶應變 84
2.10.5 磁疇體積分數和磁化旋轉角演化方程 86
2.10.6 單晶磁化行為 87
2.11 Ni-Mn-Ga單晶磁致宏觀響應數值分析 88
2.11.1 溫度對單晶磁化行為的影響 89
2.11.2 溫度對磁疇體積分數和磁化旋轉角的影響 91
2.11.3 單晶磁致宏觀響應數值模擬 92
2.12 Ni-Mn-Ga單晶磁致宏觀響應實驗研究 97
2.12.1 實驗材料及測試設備 97
2.12.2 單晶材料參數的測定 99
2.12.3 單晶磁場誘發宏觀響應的測定 101
參考文獻 105
第3章 形狀記憶合金復合材料的性能及本構模型 109
3.1 形狀記憶合金復合材料的拔出模型的界面力學特性 109
3.1.1 三相同軸圓柱拔出模型 109
3.1.2 算例分析 117
3.2 單根SMA纖維界面脫粘拔出 121
3.2.1 脫粘區復合材料的應力分布 121
3.2.2 粘結區復合材料的應力分布 122
3.2.3 界面相臨界完全脫粘 123
3.3 SMA纖維界面脫粘臨界強度測定 124
3.3.1 實驗材料及試件制備 125
3.3.2 實驗結果與理論結果的對比 126
3.4 SMAC宏觀本構模型及其有效模量 126
3.4.1 彈塑性基體本構模型 127
3.4.2 單向隨機分布SMA短纖維增強復合材料本構模型 127
3.4.3 SMAC宏觀有效模量 131
3.5 SMAC宏觀力學行為數值分析 132
3.6 單向隨機分布SMA短纖維增強環氧樹脂實驗研究 139
3.6.1 實驗材料及試件制備 139
3.6.2 試件表面觀察 139
3.6.3 拉伸測試及試件失效形貌觀察 139
3.7 基于內聚力模型SMAC的宏觀力學行為有限元模擬 141
3.7.1 單向隨機分布短纖維模型的生成 141
3.7.2 有限元模型的建立及驗證 142
3.8 數值結果的對比及分析 144
3.8.1 纖維相互擾動影響及端部界面脫粘 145
3.8.2 纖維尺寸對復合材料整體力學行為的影響 146
3.8.3 溫度荷載對復合材料整體力學行為的影響 148
3.9 SMAHCs三相本構模型及其有效模量 149
3.9.1 SMAHCs三相本構模型 150
3.9.2 SMAHCs宏觀有效模量 157
3.10 SMAHCs宏觀力學行為的數值分析 159
3.11 單向SMA長纖維增強玻璃樹脂混雜復合材料的實驗研究 164
3.11.1 實驗材料及SMAHCs試件制備 164
3.11.2 SMA纖維和混雜基體界面評估 165
3.11.3 SMAHCs復合材料強度的測定 166
3.11.4 SMAHCs失效形貌的分析 169
3.12 SMAHCs有限元分析 170
3.12.1 有限元模型及參數設置 170
3.12.2模型驗證 171
參考文獻 173
第4章 形狀記憶聚合物本構模型及TPI復合材料 176
4.1 形狀記憶聚合物的宏觀力學本構模型 176
4.1.1 力學本構方程 176
4.1.2 材料參數方程 178
4.2 形狀記憶聚合物的熱力學粘彈性本構模型 181
4.2.1 形狀記憶聚合物微觀結構模型 181
4.2.2 形狀記憶聚合物相變轉換方程 183
4.2.3 形狀記憶聚合物熱力學粘彈性本構方程 185
4.2.4 形狀記憶聚合物熱力學粘彈性本構模型的驗證 (一) 188
4.2.5 形狀記憶聚合物熱力學粘彈性本構模型的驗證 (二) 197
4.3 TPI 形狀記憶聚合物的力學及形狀記憶性能 202
4.3.1 原料配比及制備 203
4.3.2 形狀記憶聚合物的力學性能 203
4.3.3 形狀記憶聚合物的形狀記憶性能測試 207
4.4 碳纖維增強形狀記憶聚合物復合材料的力學及形狀記憶性能 210
4.4.1 形狀記憶聚合物/碳纖維復合材料的原料及制備 210
4.4.2 形狀記憶聚合物/碳纖維復合材料的力學性能 210
4.4.3 形狀記憶聚合物/碳纖維復合材料的形狀記憶性能 219
4.5 形狀記憶聚合物/碳纖維/納米顆粒混雜復合材料的力學及形狀記憶性能 221
4.5.1 形狀記憶聚合物/碳纖維/納米顆粒混雜復合材料的原料及制備 221
4.5.2 形狀記憶聚合物/碳纖維/納米顆粒混雜復合材料的力學性能 222
4.5.3 形狀記憶聚合物/碳纖維/納米顆粒混雜復合材料的形狀記憶性能 228
參考文獻 230
彩圖