Abstract Over the past few years, shape memory alloys (SMAs) have received increased attention in civil engineering research due to their unique features such as superelasticity, shape memory effect (SME), high ductility and good corrosion resistance. SMAs, however, have complex material behaviour which depends on many parameters such as chemical composition, thermo-mechanical treatment and ambient temperature. SMAs exhibit high strain-rate sensitivity and strong strain localisation during the stress-induced martensitic (SIM) phase transformation. Both have serious implication in civil engineering applications. Strain rate effects and the strain localisation in SMAs have been commonly investigated separately in the literature which has been mostly focused on NiTi SMA. This paper investigates the strain localisation phenomenon, the effect of strain rate and their interaction in NiTiNb SMA. The digital image correlation (DIC) technique was used to investigate the strain localisation phenomenon. The effect of strain rates is investigated within the quasi-static range and varies from 3.3 × 10−5/s to 3.3 × 10−2/s in strain-controlled tests and 2 × 10−5/s to 2 × 10−1/s in displacement-controlled tests. Significant non-uniform strain distribution is observed during the SIM phase transformation, which progresses through the nucleation and broadening of the transformation bands (TBs). The nucleation of the TBs and the unloading strain recovery within the TBs show high strain-rate sensitivity. At high strain rates, the nucleation of a TB is accompanied by a significant stress-drop.

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NiTiNb 形状记忆合金线的机械性能——应变局部化和应变率的影响

摘要 近年来，形状记忆合金（SMAs）由于具有超弹性、形状记忆效应（SME）、高延展性和良好的耐腐蚀性等独特的特性而在土木工程研究中受到越来越多的关注。然而，SMA 具有复杂的材料行为，这取决于许多参数，例如化学成分、热机械处理和环境温度。SMA 在应力诱导马氏体 (SIM) 相变过程中表现出高应变率敏感性和强应变局部化。两者都在土木工程应用中具有重要意义。应变率效应和 SMA 中的应变定位在文献中通常单独研究，主要集中在 NiTi SMA。本文研究了应变局部化现象，NiTiNb SMA 中应变速率及其相互作用的影响。数字图像相关（DIC）技术用于研究应变局部化现象。在准静态范围内研究应变率的影响，在应变控制试验中从 3.3 × 10-5/s 到 3.3 × 10-2/s 变化，从 2 × 10-5/s 到 2 × 10-1 /s 在位移控制测试中。在 SIM 相变过程中观察到显着的非均匀应变分布，该相变通过相变带 (TB) 的成核和加宽进行。TBs 的成核和TBs 内的卸载应变恢复显示出高应变率敏感性。在高应变率下，TB 的成核伴随着显着的应力降。数字图像相关（DIC）技术用于研究应变局部化现象。在准静态范围内研究应变率的影响，在应变控制试验中从 3.3 × 10−5/s 到 3.3 × 10−2/s 变化，从 2 × 10−5/s 到 2 × 10−1 /s 在位移控制测试中。在 SIM 相变过程中观察到显着的非均匀应变分布，该相变通过相变带 (TB) 的成核和加宽进行。TBs 的成核和TBs 内的卸载应变恢复显示出高应变率敏感性。在高应变率下，TB 的成核伴随着显着的应力降。数字图像相关（DIC）技术用于研究应变局部化现象。在准静态范围内研究应变率的影响，在应变控制试验中从 3.3 × 10-5/s 到 3.3 × 10-2/s 变化，从 2 × 10-5/s 到 2 × 10-1 /s 在位移控制测试中。在 SIM 相变过程中观察到显着的非均匀应变分布，该相变通过相变带 (TB) 的成核和加宽进行。TBs 的成核和TBs 内的卸载应变恢复显示出高应变率敏感性。在高应变率下，TB 的成核伴随着显着的应力降。在应变控制测试中为 3 × 10-2/s，在位移控制测试中为 2 × 10-5/s 至 2 × 10-1/s。在 SIM 相变过程中观察到显着的非均匀应变分布，该相变通过相变带 (TB) 的成核和加宽进行。TBs 的成核和TBs 内的卸载应变恢复显示出高应变率敏感性。在高应变率下，TB 的成核伴随着显着的应力降。在应变控制测试中为 3 × 10-2/s，在位移控制测试中为 2 × 10-5/s 至 2 × 10-1/s。在 SIM 相变过程中观察到显着的非均匀应变分布，该相变通过相变带 (TB) 的成核和加宽进行。TBs 的成核和TBs 内的卸载应变恢复显示出高应变率敏感性。在高应变率下，TB 的成核伴随着显着的应力降。TBs 的成核和TBs 内的卸载应变恢复显示出高应变率敏感性。在高应变率下，TB 的成核伴随着显着的应力降。TBs 的成核和TBs 内的卸载应变恢复显示出高应变率敏感性。在高应变率下，TB 的成核伴随着显着的应力降。