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形状记忆合金(SMA)具有优异的形状记忆效应、超弹性、耐腐蚀、高阻尼、高电阻形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)具有优异的形状记忆效应、超弹性、耐腐蚀、高阻尼、高电阻等特性,在工程中有越来越广泛的应用,其中利用SMA形状记忆效应(Shape Memory Effect,SME)管道连接接头最具有代表性。在室温下,由于SMA管接头直径大于被连接管外径,可以很容易地连接两根钢管。经高温加热并冷却后,这时管接头可以记忆其原始状态,逐渐向马氏体转化而直径变小,最终SMA管接头与钢管产生过盈配合和抱紧,固定和连接两钢管。因此,管道结构利用SMA连接技术具有广泛的应用前景。本文的研究重点是如何提高现有的SMA接头性能,使其径向应力能够满足管道结构连接的实际需求。另外,在SMA连接件设计中,设计方法及主要技术参数也是十分重要的。本文采用理论分析、数值计算与试验验证相结合的方法,对SMA管道连接紧固力进行研究,旨在提出—种大尺寸铁基SMA管道连接件制定设计方案并通过试验验证其有效性。主要研究内容包括:(1)SMA材料本构关系模型的改进与管道连接接头原理分析在Boyd和Lagoudas模型的基础上,利用塑性力学的Misses屈服面方程,给予简化。提出了新的多维形状记忆合金多维本构关系模型,该模型的表达方式比较简单。(2)SMA管道连接力学性能数值分析通过使用数值模拟软件MATLAB以及大型有限元分析软件ABAQUS,来研究SMA管道连接件的力学性能。分别分析了被连接管尺寸,管接头训练情况对管道连接件紧固力大小的影响规律。(3)SMA管道连接试验研究重新设计了新型铁基SMA管道连接件,并通过拉拔实验,来验证新型SMA管道连接件的适用性。通过高温连接实验,见证了铁基SMA连接件与被连接管的连接过程,再通过高温连接实验与无约束回复实验结果的对比,来计算被连接管的变形来得到径向应力。(4)试验与数值结果对比分析经计算验证,预测出符合实验结果的破坏形态。通过拉拔试验,得出拉拔力、应变与时间的关系,进一步验证了管道连接件的破坏形态,并通过模拟与实验数据相对比,进一步验证了模拟实验的准确性与可行性。理论分析、数值计算与试验验证均表明铁基SMA管道连接接头能够产生满足需求的紧固力,能够用于管道结构的连接。