Akadēmiskais centrshttps://doi.org/10.22364/mkm.58.5.10
Цз. Ян, Цз. Тан, Ю. Ван, Ц. Ван
School of Science, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, 730050, Gansu, China
Нелинейный анализ механического поведения балок из функционально-градиентного сплава с памятью формы
Перевод с англ.
Полный текст: PDF (RUS)
С использованием теории изгиба балок и соотношений между напряжениями и деформациями для материалов из сплавов с памятью формы проанализировали нелинейное механическое поведение балок из функционально-градиентных сплавов с памятью формы, подверженных нечистому изгибу. Предположили, что объемное содержание сплава изменяется по толщине балки по закону степенной функции. Распределение напряжений в её поперечном сечении на каждой стадии фазового преобразования определили путем введения коэффициента асимметрии растяжения–сжатия. Перемещение нейтральной оси балки, кривизну поперечного сечения и изменение границы раздела фаз в осевом направлении рассчитали путем решения уравнения равновесия. Результаты показали, что влияние изменения показателя степени на асимметрию растяжения–сжатия намного больше, чем изменение коэффициента асимметрии растяжения–сжатия. Перемещение нейтральной оси и кривизна поперечного сечения нелинейно отрицательно связаны с показателем степени. С увеличением показателя степени граница фазового преобразования смещалась ближе к срединному сечению. Перемещение нейтральной оси того же поперечного сечения нелинейно положительно связано с коэффициентом асимметрии растяжения–сжатия, а кривизна – нелинейно отрицательно. Фазовая граница на сжатой стороне балки смещалась ближе к срединному сечению по мере увеличения коэффициента асимметрии растяжения– сжатия. Результаты расчетов могут быть использованы в качестве ориентира при разработке и применении таких материалов.
Ключевые слова: сплав функционально-градиентный с памятью формы, коэффициент асимметрии растяжения–сжатия, преобразование фазовое, нелинейность
Поступила в редакцию 15.07.2021
Окончательный вариант поступил 08.03.2022
Статья на английском языке: Springer
J. Yang, J. Tang, Y. Wang, and Q. Wang
A Nonlinear Analysis of the Mechanical Behavior of Functionally Graded Shape-Memory Alloy Beams
The nonlinear mechanical behavior of functionally graded shape-memory alloy beams under impure bending conditions is analyzed using the beam bending theory and the stress–strain relationship of shape memory alloy materials. The volume fraction of the alloy is assumed to vary in the beam thickness direction according to a power function. The stress distribution in its cross section, in each phase transformation stage, is derived by introducing a tension-compression asymmetry coefficient, which expresses this asymmetry on the tension-compression sides of the beams. The displacement of their neutral axis, the curvature of cross section, and the variation of the phase boundary along their axial direction were calculated by solving the equilibrium equation. Results showed that the influence of a change in the power index on the tension-compression asymmetry was much greater than an alteration of the tension-compression asymmetry coefficient. The displacement of neutral axis and the curvature were nonlinearly negatively related to the power index. With increasing power index, the phase transformation boundary moved closer to the mid-span section. The displacement of neutral axis of the same cross section was nonlinearly positively related to the tension-compression asymmetry coefficient, but the curvature was nonlinearly negatively related to it. The phase boundary on compressive side moved closer to the mid-span section as the tension-compression asymmetry coefficient increased. The analysis of computation results can be used as a reference in the design and application of such materials.
Keywords: functionally graded shape-memory alloy, tension-compression asymmetry coefficient, phase transformation, nonlinearity
Received July 15, 2021 (March 8, 2022)