Ansys | 基于热效应的形状记忆合金脊柱间隔器仿真分析

形状记忆合金SMA能够在发生大变形后不产生残余应变伪弹性并且可以通过温度变化从大变形中恢复形状记忆效应。伪弹性和形状记忆效应使其特别适用于航空航天、生物医学和结构工程等领域。本仿真模拟了将形状记忆合金用作脊柱间隔器的过程。目标熟悉形状记忆合金理解考虑热效应的形状记忆合金建模流程建模步骤1. 在 ANSYS Workbench 中创建静力结构系统。定义形状记忆合金的材料属性表 1。表 1. 脊柱间隔器材料属性2、导入几何模型。脊柱间隔器植入物的几何形状如图 1 所示。由于对称性仅创建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中对几何体进行网格划分。图 1. 四分之一间隔器几何模型示意图3、定义分析设置和边界条件。共创建六个分析步。3.1 第一步在刚性板上施加-3.375mm 的位移以压缩脊柱间隔器第二步开始时移除位移使间隔器可以自由变形。3.2 从第三步开始施加热载荷温度从23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期间由于未发生相变间隔器的形状保持不变。第四步温度从 37.85℃ 升高到 50.85℃由于此步中未发生主要的相变计算再次快速收敛。第五步温度升高到 51.85℃收敛速度变慢大部分形状恢复发生在此步中。第六步将温度冷却至 37.85℃间隔器的形状保持不变。图 2. 温度条件示意图4、运行仿真。不同温度下间隔器的变形和应力云图如图3所示。图3. 不同温度下的应力云图a23.85℃ 时的等效应力云图b51.85℃ 时的等效应力云图总结本仿真演示了如何模拟由形状记忆合金制成的脊柱间隔器。通过力学加载和温度变化模拟了变形过程和形状恢复过程。 观看案例视频教程 Ansys | 基于热效应的形状记忆合金脊柱间隔器仿真分析