题目：复杂载荷下带NiTi涂层结构数值模拟及其微动疲劳寿命研究

航空发动机榫联接结构件工作载荷复杂，易发生微动疲劳损伤，研究、采用改善和防止榫联接疲劳破坏的结构和措施，对航空发动机的使用安全性和可靠性至关重要。NiTi SMA具有众多优良特性，特别是热弹性马氏体相变特性诱发的NiTi SMA良好的耐磨性和高阻尼特性，在抑制机械联接结构件微动磨损和微动疲劳方面有着巨大的应用潜力。本文基于以上认识，开展了榫联接结构喷涂NiTi SMA涂层改善结构微动疲劳特性的探索性研究。论文首先针对形状记忆合金的SME、PME、高阻尼和抗耐磨特性从机理上作了深入研究，对上述四种性能在微动损伤领域应用做了展望；分析总结了当前成熟的形状记忆合金本构模型。在研究总结NiTi涂层(薄膜)的制备工艺、防腐耐磨性能、力学性能、疲劳特性等的基础上，对悬臂梁NiTi涂层驱动弯曲变形进行数值模拟并与实验对比。模拟结果显示，热机械疲劳模型可以较好表现NiTi涂层的力学特性。影响微动疲劳寿命的影响因素众多，不同构件主要影响因素不同。分析总结影响榫联接结构微动疲劳寿命的主要影响因素，探讨NiTi合金涂层改善榫联接抗微动疲劳能力的可行性。此外，借鉴经验公式法寿命预测方法，对普通高低周载荷下微动疲劳寿命预测方法做了改进，提出本文高低周载荷下微动疲劳寿命预测模型。最后，基于上述两方面工作，建立二维和三维榫联接有限元模型对带NiTi涂层榫联接结构微动数值模拟，对比分析了喷涂NiTi涂层前后榫联接结构等效Von mises应力分布云图，并用二维有限元模型数值模拟结果预测了高低周载荷下榫联接结构件微动疲劳寿命。模拟结果和预测结果均表明NiTi涂层对提高榫联接结构抗微动疲劳能力效果明显。