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题名功能梯度形状记忆合金纳米梁力学性能研究
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作者
贾晓丽
李守宝
刘璐
黄书童
郑磊
柯燎亮
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机构
中国石油大学(北京)机械与储运工程学院
天津大学机械工程学院
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出处
《机械强度》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期152-160,共9页
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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。
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文摘
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。
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关键词
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
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Keywords
Functionally graded shape memory alloys
Micro electro mechanical system
Surface effect
Gurtin⁃Murdoch surface elasticity theory
Phase transition
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分类号
TG156
[金属学及工艺—热处理]
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题名考虑尺度效应的微梁静态弯曲数值分析
被引量：1
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作者
唐媛
卿海
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机构
南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室
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出处
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期785-792,I0023,共9页
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基金
机械结构力学及控制国家重点实验室开放基金(MCMS-0217G02)。
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文摘
基于修正偶应力理论及表面弹性理论,本文提出了一种新的双曲线剪切变形梁模型,用于均匀微尺度梁的静态弯曲分析。该理论可以直接利用本构关系获得横向剪切应力,满足梁顶部和底部的无应力边界条件,避免了引入剪切修正因子。根据广义Young-Laplace方程建立了梁的内部与表面层的应力连续性条件,单一的变量场可以描述梁的位移模式。通过在位移场中考虑表面层厚度以及表面层的应力连续条件,可以使新模型能够更准确地预测微尺寸和表面能相关的尺度效应。通过Hamilton原理推导出了梁的控制方程和边界条件。应变能除了考虑经典弹性理论,还要考虑微结构效应和表面能。Navier-type的解析解适用于简支边界条件,而基于拉格朗日插值的微分求积法(DQEM)可以研究在不同边界条件下的力学响应。把该数值解与Navier方法得出的解析解作了对比,得出:微尺度梁在考虑表面能或微尺寸效应、不同载荷和梁高变化下的响应一致;当不考虑微结构相关性和表面能效应时,该模型退化为经典的欧拉梁模型。
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关键词
尺度效应
双曲线剪切变形理论
修正偶应力理论
表面弹性理论
改进的微分求积法
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Keywords
size effect
hyperbolic shear deformation theory
modified couple stress theory
surface elasticity theory
modified differential quadrature method
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分类号
O342
[理学—固体力学]
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