控制记忆合金丝镍钛根管锉弯曲性能有限元分析模型的构建及力学分析

摘要

目的:通过三维有限元实验方法建立模型,用来评价控制记忆合金丝(controlled memory,CM)镍钛根管锉的弯曲性能,并将其与其他相同几何形态的镍钛合金进行比较.方法:基于逆向工程技术,将21 mm长、25#/08锥度的Hyflex NT和Hyflex CM镍钛锉通过悬臂弯曲模型在距锉尖9.5 mm处固定,力学检测仪压头在距锉尖3 mm处加载/卸载力,最大位移3 mm,得到载荷位移曲线,随后使用显微CT扫描(层间距8μm)镍钛锉,导入ABAQUS(6.10)构建几何模型.Hyflex NT以形状记忆合金本构模型,Hyflex CM以幂硬化塑性本构模型,拟合悬臂弯曲的载荷位移曲线.结果:成功构建两个四面体单元模型,节点总数均为99 353,单元总数均为63 744.当加载位移为1 mm时,对距锉尖6.1 mm处的横截面进行应力分布观测,上、下表面受到的弯曲应力最大,并率先进入相变屈服阶段,有限元模拟能够清楚地给出锉在变形过程中的变形特点、应力分布等各种信息,与实际实验曲线拟合度好.结论:材料本构行为对于镍钛根管锉力学行为的影响十分显著,针对CM丝镍钛根管锉的特性调试参数而建立的有限元模型能够精确地捕捉镍钛根管锉各种变形过程中的特点,且与实际实验曲线拟合度好,可用于CM丝镍钛锉弯曲性能研究.