Abaqus调用内置子程序模拟形状记忆合金行为

形状记忆合金(Shape Memory Alloy，简称SMA)是具有形状记忆效应的一种新型材料。形状记忆合金在外力下产生塑性变形，去掉外力后变形不能完全恢复，但将合金加热到一定的温度后，其变形消失，恢复到原始形状。

形状记忆合金最典型的特征包括形状记忆效应和超弹性。形状记忆效应是指通过加热使材料温度达到Af以上时，马氏体相变为奥氏体，材料最终恢复原始形状，如图1所示

图 1 形状记忆效应示意图

超弹性则是指，当材料所处的环境温度高于奥氏体相变结束的临界温度 Af，材料处于奥氏体相的热力学稳定状态，马氏体处于不稳定状态。在此温度下，应力诱发的马氏体相变与温度诱发的马氏体相变有所不同，应力诱发相变所产生的马氏体并不是自相适应的，材料会产生很大的变形(大于 5%)；卸载以后材料产生的变形将会完全消失。超弹性示意图如图2所示

图2 超弹性示意图

为了在Abaqus中模拟形状记忆合金的形状记忆效应以及超弹性行为，我们可以通过编写Umat/Vumat子程序来实现。但是由于编写子程序需要很高的门槛，同时也需要花费大量时间精力，因此本文向大家介绍了一种直接调用Abaqus内部SMA材料本构的方法。

SMA内置本构的调用方法与自编子程序相比更加便捷，无需安装Fortran开发环境。同时Abaqus内置的SMA子程序适用于隐式分析和显示分析。

通过Abaqus模拟得到的SMA单向拉伸载荷位移曲线如下所示

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