题目：形状记忆合金智能结构数值仿真方法研究

随着人们对微机电系统（MEMS）的日益迫切需求，研究发展适于微驱动或传感的材料和结构显得尤为重要。对于具有形状记忆效应（SME）和伪弹性（PE）特性的形状记忆合金 (SMA)——NiTi薄膜表现出的诸多优点使得其在MEMS领域成为关注点。为此，本文以微泵为研究对象，在研究SMA特性和本构模型的基础上，通过有限元软件MSC. Marc进行数值仿真，提出并设计了一种新型NiTi薄膜材料的微泵膜片结构，并对微泵智能结构的动态特性进行了研究。首先深入研究NiTi形状记忆合金薄膜的特性和本构模型，与实验的结果对比验证了选取的NiTi合金热-机本构模型的正确性；同时，热-机本构模型可以很好地描述NiTi-SMA的SME、PE特性。接着，通过热驱动微泵膜片的热-固耦合计算与实验结果的对比，验证了数值模拟方法的正确性，为新型微泵结构的设计奠定了基础。在相同条件下，建立了Al/Si，NiTi，NiTi/Si三种材料的微泵膜片模型，并对数值模拟结果进行对比，结果表明相同条件下NiTi/Si膜片的挠度变形量最大，性能最好。同时，结合三种膜片材料的变形机理提出了新型的微泵膜片，材料为NiTi/Si。应用参数化建模的方法，建立微泵膜片的三维有限元模型。通过讨论膜片几何尺寸（半径、NiTi/Si膜的厚度比、膜片厚度、涂层面积）对挠度的影响确定了最优的圆形膜片结构。最后，根据微泵的工作原理，提出了微泵流量的计算方法，并深入研究了NiTi的晶化温度（即初温）、工作状态的加热温度、加热频率和加热区域对微泵流量的影响。本文设计的微泵膜片结构可为形状记忆合金在微机电系统的深入应用提供技术支持。