形状记忆合金智能结构的研究进展

形状记忆合金(SMA)以其形状记忆效应、伪弹性和高阻尼系数在工业界和医学领域得到了广泛的应用.本文分析了SMA材料的特性,综述了SMA器件及其在智能结构领域中的应用概况,分析了SMA驱动器存在的问题.     

形状记忆合金在智能结构中的设计与应用

本文对形状记忆合金(SMA)在智能材料与结构领域中的应用进行了综述。分析了SMA材料的特性及在智能结构中的应用原理;介绍了采用SMA作为传感与驱动元件的智能结构目前较为成熟的应用领域;并对SMA智能结构中的关键技术、存在的问题与未来发展进行了探讨。     

形状记忆合金梁的非线性弯曲变形

形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)梁作为一种新型智能元件,在工程领域的应用日益广泛。基于实测的形状记忆合金材料应力-应变关系曲线及梁的大变形理论,同时考虑SMA材料拉压力学性能的不对称性及简支端移动等因素,建立形状记忆合金梁非线性弯曲变形的控制方程,并采用打靶法、辛普森数值积分等方法对方程进行数值求解。通过梁在不同载荷条件下的挠曲线以及最大挠度—弯矩曲线,分析材料非线性、几何非线性及简支端移动3个因素对SMA超弹性梁弯曲变形的影响规律。结果表明:梁中性层位置随弯矩变化;弯矩较小时,材料性能是线性的,几何非线性及简支端移动对梁的弯曲变形几乎不产生影响;弯矩较大时,材料性能是非线性的,几何非线性及简支端移动对梁的弯曲变形产生明显影响。     

基于Total-Lagrange法SMA管接头的有限元分析

基于非线性连续介质力学的有限变形理论和Total-Lagrange增量方法,考虑到形状记忆合金材料(SMA)的强物理非线性,推导了适用于有限元计算的虚功方程和增量型本构方程,并相应编制了考虑物理非线性和有限变形的增量有限元程序,特别讨论了计算中应注意的问题和处理方法。最后采用该方法模拟SMA管接头的工作过程,研究了影响接触应力、扩孔载荷、加热温度等的几个因素。     

形状记忆合金(SMA)疏水阀的开发

利用形状记忆合金（SMA）对温度的“记忆”特性开发了一种新型的热静力式疏水阀。论述了该疏水阀的结构原理和动作特性，及其所用SMA弹簧的设计方法，并通过与双金属片式疏水阀的分析和比较，表明SMA疏水阀具有良好的开发应用前景。     

SMA微夹钳的研究

SMA(形状记忆合金)是本世纪六十年代出现的一种功能材料,具有广阔的应用前景。目前,SMA主要用作工程材料,如管接头、工程弹簧等。本文试图利用SMA的形状记忆特性,制作微小的功能夹持器,用于微机械零部件的装配中;并从马氏体热弹性变形出发,对这种SMA微夹钳的设计原理、动力学特性、变位量的可控性及其与温度的关系进行了深入的研究。在文章最后,讨论了SMA微夹钳工作过程中的能量转化关系。     

Cu基形状记忆合金弹簧热机性能研究

论述了形状记忆合金 (SMA)弹簧驱动元件的应力、应变、温度和相变之间的关系并对铜基形状记忆合金螺旋弹簧进行了系统的测试。对试验结果及其机理进行了系统分析 ,试验结果表明 ,SMA弹簧元件在 3种基本使用状态下的应力—应变—温度关系呈现非线性 ,设计中不能直接应用虎克定律。测试结果为进一步揭示SMA驱动特性及设计SMA驱动元件提供了参考依据。     

形状记忆合金超弹性缆索力学行为的有限单元法

由于涉及材料和接触双重非线性问题,很难建立描述形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)超弹性缆索力学行为的理论模型,为了克服试验成本高和易受环境因素影响的缺点,基于形状记忆因子概念和SMA本构模型,推导了适于有限单元法的增量型SMA本构模型。利用ABAQUS二次开发功能,考虑相变过程中SMA弹性模量的变化,编写了SMA用户材料子程序,实现了SMA超弹性缆索力学行为的有限元单元法。利用建立的有限单元法对SMA超弹性缆索的相变和力学行为进行数值模拟,并将数值结果与文献中试验结果进行了对比验证,在此基础上,分析了SMA超弹性缆索外线股螺距对缆索整体力学行为的影响。计算结果及其与试验结果的对比表明,提出的有限单元法能有效描述和预测SMA超弹性缆索在拉伸过程中的相变和力学行为,SMA超弹性缆索外线股轴线螺距对缆索整体相变和力学行为有明显影响,研究工作可为SMA超弹性缆索设计及工程应用提供计算方法与技术指导。     

形状记忆合金增强弹性梁主动振动控制中的驱动器布局研究

以往对形状记忆合金结构振动控制的研究通常限于均匀对称外铺层SMA驱动器的情况，而对其他驱动器布局方式研究较少。本文通过理论分析和实验测试对SMA驱动器在复合材料主动控制中的布局进行研究，除了对振动抑制进行研究外，还对利用SMA驱动器对结构进行激励进行了探讨，最后指出了SMA驱动器在应用上存在的问题和相应的改进方法。     

SMA圆柱螺旋弹簧的设计

形状记忆合金(Shape Memory Alloy略为SMA)是一种奇异的功能性材料。根据SMA的特性和加工制造上的特点,它作为弹簧材料在实用上有相当的发展前景。     

形状记忆合金的应用

形状记忆合金是一种新型的功能材料,目前在许多领域都得到了应用,本文主要介绍了形状记忆合金在机械,电子以及医学领域的应用。     

热处理及训练工艺对TiNi基合金SME的影响

TiNi基形状记忆合金因其优异的形状记忆效应而获得了广泛的应用。本文从实际应用出发,结合SME原理,分析热处理及训练工艺对TiNi合金形状记忆效应的影响规律,并指出了TiNi合金形状记忆效应的研究现状。     

ESTIMATION OF LOCAL HYSTERETIC PROPERTIES FOR SHAPE MEMORY ALLOYS

0 INTRODUCTION*Smart materials such as piezoceramics, magnetostrictive materials, and shape memory alloys (SMA) exhibit significant hysteresis, and the larger the input signal is, the larger the effect is. Because of the memory effect in hysteretic materials, there are multiple possible outputs for a given input. Unmodelled hysteresis can lead to inaccuracy in open loop control, and generate amplitude-dependent phase shifts and harmonic distortion that reduce the effectiveness of feedbac…     

Modelling and simulation of the superelastic behaviour of shape memory alloys using the element-free Galerkin method

This paper is concerned with the application of the element-free Galerkin method to simulate the superelastic behaviour of shape memory alloys (SMA). The meshfree shape functions are derived from a moving least-squares interpolation scheme. A thermomechanical SMA constitutive law is used to describe the superelastic effect. The incremental displacement-based formulation for large deformation is developed by employing the meshfree shape functions and the continuum tangent stiffness tensor in the weak form of the equilibrium equations. By eliminating the unknown constrained nodal variables from the discrete equations, an effective approach is developed for the imposition of the essential boundary conditions. The numerical tests show that the proposed meshfree scheme can successfully reproduce the superelastic behaviour of shape memory alloys.     

新材料在消防领域的应用

简介了形状记忆合金、纳米材料、复合材料在消防领域的应用开发现状,着重讨论了三种新型材料的特点、研究现状、应用现状和发展前景,以及存在的问题.     

软体机器人研究现状综述

软体机器人由柔韧性材料制成,可在大范围内任意改变自身形状、尺寸在侦察、探测、救援及医疗等领域都有广阔的应用前景。综述软体机器人结构类型、驱动方式、物理建模技术和加工制造方法等问题。其结构模仿生物的静水骨骼结构和肌肉性静水骨骼结构,采用形状记忆合金、气动、电活性聚合物等物理驱动方式或将化学能转化为机械能的化学驱动方式。软体机器人建模困难,主要采用试验分析或使用超冗余度机器人建模方法近似研究。制造中的问题包括柔性本体制造、柔性致动器制造以及可伸展电路的制造,采用形状沉积、激光压印、智能微结构等新型制造工艺。软体机器人是一种全新的机器人,对它的研究刚刚起步,涉及材料科学、化学、微机电、液压、控制等多学科,从材料、设计、加工、传感到控制、使用均存在着一系列问题需要继续研究。     

热循环对Cu-Zn-Al合金记忆效应的影响

利用相变参数测量、变温金相观察、Ｘ－射线衍射等方法研究了热循环对Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金马氏体相变和双向记忆效应的影响。热循环使合金相变点升高，可逆马氏体量减少，记忆性能衰减，滞后环宽度变窄。在组织结构上，伴随着热循环，合金有序度降低，并出现高度稳定的残留马氏体。使晶粒粗化，提高合金Ａｌ质量分数，适当提高约束加热训练温度均可改善合金抗热循环性能。     

功能梯度形状记忆合金梁纯弯曲的理论分析

功能梯度形状记忆合金(Functionally graded shape memory alloy, FG-SMA)是一种兼备功能梯度材料(Functionally graded material, FGM)和形状记忆合金(Shape memory alloy, SMA)特性的新型功能材料。根据复合材料力学和已有的SMA本构关系,通过充分考虑组分材料的应力应变关系,建立一个描述FG-SMA力学性能的宏观本构模型。应用该模型,对由弹性材料A和SMA组成的FG-SMA梁在纯弯曲载荷下的力学行为进行研究,详细讨论加载过程的弹性阶段和相变阶段,并给出相应的解析解。通过算例,对截面的应力分布、中性轴的位置和弯矩与曲率的关系进行详细讨论。结果表明,与普通FGM相比,FG-SMA可显著减小载荷作用下的最大应力,避免材料由于应力过大而导致的破坏。研究结果可为FG-SMA材料的设计和进一步研究提供一定的依据。     

形状记忆合金在机械工程中的研究与应用

重点介绍了形状记忆合金在机械结构主、被动控制和被用作微机电系统中微器件的研究进展情况及形状记忆合金在军用机械、医疗器械和微机电系统等方面的应用情况,并对今后形状记忆合金在机械工程中的研究和发展方向做了展望。     

Ti-14Nb-4Sn形状记忆合金的性能研究

为了验证Ti-14Nb-4Sn(at%)合金用于制备压力管道管接头的可行性,研究了该合金的超弹性和形状记忆效应。针对淬火温度对形状记忆合金性能具有重要影响的特点,采用了不同的淬火工艺对合金进行热处理,由弯曲试验确定了合金获得良好性能的淬火温度。通过拉伸试验对合金的超弹性进行了进一步研究与分析,发现了400℃淬火合金具有接近完全的超弹性,得到了循环拉伸可以明显改善合金超弹性的结论。研究结果表明,经过特定温度淬火后的Ti-14Nb-4Sn合金具有良好的超弹性和形状记忆效应,可作为压力管道管接头的优良选材。