1. 研究目的与意义（文献综述）

混凝土作为重要的建筑材料之一，因其原材料丰富、成本小、生产简便等优点而被广泛地用于各项工程建设中。随着建筑行业的逐渐发展，人们也对混凝土的性能进行不断的研究与改善，以便其能更好的适应建筑行业的市场要求。但混凝土自身还是存在着很多的问题。在混凝土的水化硬化过程中，其内部不可避免地会出现很多微细孔、微裂缝以及孔洞等，而裂缝的存在会加速混凝土所包裹钢筋的腐蚀，严重影响着结构整体的承载能力、耐久性能等等，对建筑的外观及寿命会产生非常不利的影响。长期的研究与实践都表明裂缝在混凝土中是不可能完全避免的，只能采取一定的措施尽可能地减少与预防，另外，虽然混凝土具有较高的抗压强度，但自身脆性大，如果遇到外力冲击时，如地震、台风等灾害，就会因变形过大与钢筋屈服等等，使建筑受到不可逆转的破坏，对人身财产安全造成极大的损失。因此，如何更好地改善混凝土的自身缺陷，使之更好地服务于社会，是我们正在探索也是亟待解决的问题。

最近在使用形状方面取得了进展记忆合金（sma）在结构工程领域解决上述问题的可能性有效即时占用，显着降低修理费用。形状记忆合金是由他们的两个不同的和独特的功能标识，第一，通过应用程序的形状恢复的热，以及第二，卸载时的形状恢复。后者的特征称为超弹性，在室温下具有超弹性的sma也称为超弹性合金（sea）。本研究集中于应用sea条作为rc梁中常规钢筋（钢筋）的部分替代品。在janke等（2005），song等（2006a）和ozbulut等（2011）中广泛报道了sea杆在各种土木工程结构中的应用范围。在rc结构领域也做了大量的工作。为了列出一些值得注意的例子，dolce等人（2005,2007）在rc框架上展示了sea杆作为能量消散中心支架和被动控制基座隔离装置的有效性，此外，rc桥柱与sea的地震响应增强由saiidi和wand（2006）研究。 moser等（2005），deng等（2006），song等（2006b），saiidi等（2007），li等（2007），kuang和ou（2008），wierschemand andrawes （2011）和choi等（2011）和zafar和andrawes（2012）也报道了rc梁，梁柱连接和混凝土抗弯框架的广泛实验和分析工作，应用不同形式的sea条。在上述工作和迄今为止进行的大多数研究和项目中，应用ni-ti sea，因为它们具有优异的机械性能。然而，ni-ti合金sea具有高的材料成本和加工困难，这限制了它们的广泛实际应用。以具有较低成本和较高机械加工性的优越sea为目标，cu-al-mn seas的开发正在进行（sutou等2003,2005，araki等2010）。据报道cu-al-mn seas具有与ni-ti seas相当的超弹性，并且它们对人类健康基本上没有风险，如对于铍合金sea所见。 cu-al-mn seas具有#1048576;40至60℃的超弹性温度范围（sutou等人2009）。如果温度的增加是暂时的，超弹性温度范围的上限值达到100℃。此外，据报道这些cu-al-mn seas在砖石改造中有效地工作（shrestha等人2011，2012a），并且比ni-ti seas具有相对较低的应变速率效应（araki等人2012）。

在目前已得到实际应用的三大形状记忆合金体系（ni-ti基、cu基和fe基合金）中，cu基形状记忆合金，如cu-al-ni，cu-zn-al和cu-al-mn合金等，由于具有价格低廉（不到ni-ti合金的1/10）、良好的导电和导热性能、相变温度可调范围广、工作温度较高等优点，已成为除ni-ti合金之外，较具应用前景的形状记忆合金。Ｃｕ基形状记忆合金单晶体表现出优异的形状记忆性能，可与Ｎｉ－Ｔｉ合金相媲美，但单晶特别是大尺寸单晶的制备困难、成本高，难大规模应用。而普通多晶组织Ｃｕ基形状记忆合金变形能力差，使用时常出现在应力诱导马氏体相变完成前即发生晶间脆性断裂的现象，表观超弹性应变极限值一般在３％以下，且疲劳强度低。这些问题的存在限制了Ｃｕ基形状记忆合金的广泛应用，通常只能在较低的应变和较少的循环次数条件下使用。此外，普通多晶Ｃｕ基形状记忆合金的冷加工性能差，使得其薄带、细丝和细小尺寸管材产品的生产难度大、成本高。新型cu-al-mn形状记忆合金，由于其良好的热稳定性和优良的力学性能，近年来正受到越来越多研究者的关注，成为cu基形状记忆合金的又一研究热点。前期研究表明采用定向凝固方法制备了具有轴向强织构和平直低能晶界特征的柱状晶cu-al-mn形状记忆合金，解决了普通多晶组织cu基形状记忆合金由于变形协调能力差，易发生晶间断裂而导致记忆性能差，限制了合金的广泛应用的问题。该合金的超弹性应变可达到10%以上，达到单晶合金水平，具有替代ni-ti合金的潜力。

2. 研究的基本内容与方案

2.1主要内容包括以下：

（1）制备以定向凝固技术制备的柱状晶cu-al-mn形状记忆合金板材，合金成分为：al 17 ~ 20 at.%，mn 9 ~ 11 at.%，cu余量，并对合金的组织结构进行表征。

（2）设计一个柱状晶cu-al-mn形状记忆合金增强混凝土复合结构，并制备出简易的混凝土复合结构模型，并混凝土破坏过程中的力学行为进行测试和评价。

3. 研究计划与安排

(1)第1-2周查阅国内外文献并翻译英文文献，了解形状记忆合金减震吸能应用的相关知识，了解混凝土复合材料制备方法，完成开题报告；

(2)第3-4周学习与研究内容相关的设计知识和试验方法，开始进行结构设计和实验研究准备；

(3)第5-8周完成结构设计和制作；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 刘记立. 柱状晶组织cu_(71)al_(18)mn_(11)形状记忆合金的性能及制备加工基础研究[d]. 北京科技大学, 2016.

[2] 黄海友, 王伟丽, 刘记立,等. 高性能cu基形状记忆合金组织设计研究进展[j]. 中国材料进展, 2016, 35(11):835-842.

[3] 黄海友,王伟丽,刘记立,谢建新. cu基形状记忆合金的应用进展[j]. 中国材料进展,2016,(12):919-926.