NiTi管在拉伸和弯曲下的尺寸相关变形模式：立体数字图像相关实验与建模
材料科学
2026-03-27 v1
摘要
研究超弹性NiTi管在管径D和壁厚t上的变形模式依赖性，通过准静态单向拉伸和大旋转弯曲实验。运用在0.5-2倍放大率下的多放大率高分辨率立体数字图像相关系统，同步记录外表面应变场与全局应力-应变及力-曲率响应。变形模式表现出系统性的尺寸相关行为。在拉伸条件下，随着直径-厚度比D/t减小，出现的脂/柔和螺旋带数量减少，与薄管中的尖锐/细小带形成鲜明对比。因此，晶体-亚晶体前沿形貌从细密的指状转为粗大的指状，随着D/t减小而改变。当D/t低于特征值时，前沿形貌不再呈现图案化，相变通过无指纹前沿的传播进行进行。此外，变形模式在D和D/t之间存在关联，薄但小管中可观察到带有柔和指纹的前沿。在弯曲条件下，全局力-曲率响应及变形模式均表现出D和D/t的依赖性。尽管楔形亚晶体域在所有管径大小下都形成，但在较小和较厚的管中由于几何约束，其生长受到明显限制。采用增强梯度模型分析各种尺寸管中的不同变形模式。通过以轴对称管配置为参考能量状态，量化指纹形成的额外能量，解释尺寸相关行为基于bulk与界面能之间的竞争，以及容纳亚晶体指纹的能量成本。
引用
@article{arxiv.2510.27464,
title = {Size-dependent transformation patterns in NiTi tubes under tension and bending: Stereo digital image correlation experiments and modeling},
author = {Aslan Ahadi and Elham Sarvari and Jan Frenzel and Gunther Eggeler and Stanisław Stupkiewicz and Mohsen Rezaee-Hajidehi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.27464},
year = {2026}
}