形状记忆聚合物的力学性能研究

介绍了热驱动型形状记忆聚合物的记忆机理,并通过试验对热驱动型形状记忆聚合物的力学性能进行了测试,得到了SMP材料的弹性模量与温度关系的E-T曲线,并且证明该材料不但具有形状记忆功能,还具有力学性能记忆功能。     

退火处理对NiTi形状记忆合金丝力学特性影响的试验研究

NiTi合金具有优异的形状记忆功能和超弹性,因此近年来形状记忆合金在工程应用领域得到了广泛的应用,如将形状记忆合金作为传动元件制造新型的执行机构.为生产不同种类的执行机构,需要对不同种类的形状记忆合金的性能进行测试,并提出改善其机械性能的方法.论文选取了德国形状记忆合金有限公司生产的H和S型号NiTi合金丝作为研究对象,分析了退火处理对其力学特性的影响,讨论了如何通过退火处理得到最优力学性能的记忆合金.     

形状记忆合金材料的应用

作为新型功能材料的形状记忆合金，由于其特有性能--相变的形状记忆效应，在机械、电气、宇航、医疗卫生、日常生活等领域得到广泛应用。列举了近年来国内外形状记忆材料的应用实例，并对其发展前景作了分析。     

介绍一种现代新型节能阀门

１概述现代新型的节能阀门，它是利用最新高科技产品“形状记忆合金”的超弹性来控制阀门的开、关，从而达到节能目的。形状记忆合（SMA）是冶金业发展的尖端产品，它能按温度的变化而变形，而且当逆转到原温度时，它能恢复原来的形状，这是马氏体变形的结果，亦即预定相变时结晶体的膨胀和收缩。形状记忆合金变形范围很大，SMA弹簧在80℃~200℃的温度时，伸长或收缩率达200%。它的超弹性是指这种材料的弹性范围比传统材料大，超弹性材料能表现出像橡胶一样的变形现象。普通的金属当外加伸张力是在该金属的弹性范围以下时，该外加伸张力…     

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。本文首先讨论了SMA材料的形状记忆原理，针对现行损伤模拟方法无法模拟结构损伤形成积累过程的不足之处，提出了将形状记忆合金SMA材料应用于损伤可控构件制作的方法，并介绍了形状记忆合金在机械、工程、电子以及医学领域的应用，并对前景作了分析。     

用于形状记忆效应驱动器的TiNi丝的疲劳行为研究

探讨了形状记忆合金在驱动器上的应用现状,阐述了形状记忆合金的疲劳概念,并分析了常见的形状记忆效应驱动器的工作机制及疲劳机理;对设计所需的TiNi形状记忆合金丝进行了相关的疲劳行为实验,为进一步的驱动器设计提供了理论指导。     

NiTi形状记忆合金激光焊接的研究进展

NiTi形状记忆合金因具有良好的形状记忆效应、超弹性、耐蚀性及生物相容性等被应用于生物医疗、航空航天及汽车等领域。激光焊接作为材料连接领域的重要技术之一,在NiTi形状记忆合金上的应用也受到了广泛关注。详细总结及分析国内外研究工作中关于NiTi形状记忆合金激光焊接接头的显微组织、力学性能、耐蚀性及生物相容性等方面的研究进展,同时分析如何提升NiTi形状记忆合金激光焊接质量的措施与机理。激光焊接过程中焊缝处镍元素的蒸发及热影响区内含镍金属间化合物的析出是导致焊接接头质量降低的根本原因,尽管通过工艺控制、焊缝合金化或焊后热处理等可提高焊接接头质量,但从目前结果来看仍有进一步提升的空间和需求。最后,结合现有研究进展及课题组的实际工作,给出NiTi形状记忆合金激光焊接未来可能的研究方向,旨在为后续的研究提供参考与借鉴。     

形状记忆合金薄膜

最新研究表明,Ｔｉ－Ｎｉ溅射薄膜具有与整体形状记忆合金完全相同的形状记忆及超弹性性能。综述形状记忆合金薄膜的制作、薄膜的组织、形状记忆及超弹性性能、形状记忆合金薄膜的应用等方面最新研究进展。     

形状记忆合金的研究现状

形状记忆合金是一种重要的智能材料,对其近年来的技术发展进行了综述,着重对形状记忆材料NiTi合金的研究成果及其疲劳性能测试方法和存在的问题进行了讨论,并指出了今后的发展方向。何子淑,高军成,梁益龙     

形状记忆合金薄膜

新近研究资料表明，Ti-Ni溅射薄膜具有与整体形状记忆合金完全相同的形状记忆及超弹性性能。本文就形状记忆合金薄膜的制作、薄膜的组织、形状记忆及超弹性性能、形状记忆合金薄膜的应用等作一综述。     

形状记忆合金系列医疗器械

由甘肃省机械科学研究院研制开发的形状记忆合金是一种在设定温度下具有形状记忆功能和超弹性功能的新型功能材料，被誉为“智能合金”“跨世纪的新材料”。一般金属材料在受到外力后，首先发生弹性变形，达到屈服点时就会发生塑性变形，应力消除后则会留下永久变形，而形状记忆合金则在发生了塑性变形后，经升温至某一温度（该温度经特殊处理手段设定）之上，可完全回复到变形前的形状。目前，已经开发成功的形状记忆合金有ＴｉＮｉ基形状记忆合金和铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金等。ＴｉＮｉ基形状记忆合金不仅具有独特的记忆功能与…     

形状记忆聚合物记忆过程热力学性能分析

考虑蠕变残余应变的温度相关性,假设形状记忆聚合物为各向同性材料,将一维热力学本构方程扩展到三维。基于该增量形式的本构,在有限元软件ABAQUS中开发了适用于模拟形状记忆聚合物形状记忆过程的材料接口子程序,对形状记忆聚合物记忆过程进行有限元模拟。分析了加载速率和变温速率对形状记忆聚合物的热力学性能和记忆性能的影响,数值模拟的结果与实验吻合良好。     

形状记忆合金驱动主动变形波纹板结构的有限元分析

NiTi形状记忆合金作为一种功能材料,具有输出回复力大、性能稳定等优点,故可以将其用作主动变形结构中的驱动元件。将NiTi形状记忆合金带与波纹板结构以离散点的形式相联接,制作形状记忆合金驱动主动变形波纹板结构。对形状记忆合金通电驱动,利用其产生的拉伸或收缩力,达到控制结构主动变形的目的。同时,为预报该结构的变形响应,应用有限元软件ANSYS进行数值模拟。针对现有的通用有限元分析软件中没有模拟形状记忆合金形状记忆效应的单元和材料模型的问题,根据形状记忆合金材料本身的特殊性,提出“负热应变”的方法。在试验的基础上(即通过试验获得具有一定预应变的形状记忆合金在不同温度点上的回复应力、应变,进而利用本构关系求得不同温度下形状记忆合金的弹性模量)建模分析,最终获得不同温度下波纹板结构的变形响应曲线。预报结果与试验结果比较吻合,验证了该方法的正确性,为形状记忆合金驱动器的设计、模拟以及制作提供参考和依据。     

镍钛诺合金涡卷弹簧的力学建模与测试

以非接触式形状记忆合金平面涡卷弹簧为例,研究了此类元件的作动原理,建立了镍钛形状记忆合金涡卷弹簧的力学模型。以普通平面涡卷弹簧的计算方式和形状记忆合金的相变方程本构模型为基础,建立了形状记忆合金涡卷弹簧的力学模型,获得了预紧扭力、激励温度、输出扭力和转角位置之间的关系表达式,并且通过两组测试验证了该力学模型和关系表达式。在对激励温度和扭力输出的关系测试中,模型计算值对测试值的确定系数为0.669,最小误差为2.4%,最大误差为215.9%;在对转角位移和扭力的关系测试中,计算值与测试值的确定系数为0.336,最小误差为48.9%,最大误差为350.0%。测试显示,力学模型的计算值与测试的数据具有类似的表征形式。     

形状记忆合金控制的磁流变制动器

基于形状记忆合金在热效应下的形状记忆特性和磁流变液的流变特性,介绍了形状记忆合金控制的圆筒式磁流变液制动器工作原理;基于Bingham本构模型,得到了圆筒式磁流变液制动器在外加磁场作用下的制动力矩方程;基于力矩平衡方程,得到了制动时间表达式;基于形状记忆效应,得到了电热形状记忆合金开关输出行程与温度、结构参数、材料参数、工作载荷等参数之间的关系式。研究结果表明:形状记忆合金开关的输出行程随温度的变化而变化,磁流变液制动器的制动力矩随外加磁场的增加而增大,制动时间随外加磁场的增加而迅速缩短。     

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。     

形状记忆索网结构型面精度优化设计

大型周边桁架可展开天线的索网结构随卫星运动过程中长期受到太阳和行星的热辐射,会产生较大的热变形及力学松弛,从而导致天线性能衰退。以索网结构型面精度为目标,提出形状记忆合金和索网结构集成优化的设计方法,利用形状记忆拉索的形状记忆效应提高索网天线的型面精度。建立了形状记忆索网结构几何非线性有限元分析模型,采取型面精度主动调节策略,计算拉索的预张力,对温度影响下的型面变形进行主动优化计算。研究结果表明,合理选择形状记忆拉索的材料与结构参数,可以明显改善形状记忆索网结构的型面精度,实现索网结构天线的在轨保形设计。最后通过一个数值算例验证了该方法的可行性。     

铁锰硅铬镍形状记忆合金的形状记忆效应

在铁基形状记忆合金中加入铬和镍以增加合金的形状记忆效应和提高其耐腐蚀性。较详细地研究了合金成分、预变形方式及训练对FeMnSiCrNi合金形状记忆效应的影响。结果表明：Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni成分的合金具有较佳的形状记忆效应；合金的形状记忆效应随预变形量的增加而下降；合金经训练后形状记忆效应大幅度提高，特别是第一次训练的效果最显著。     

NiTi形状记忆合金与异种材料激光焊接研究进展

对近年来NiTi形状记忆合金与异种材料(不锈钢和钛合金)激光焊接的研究情况进行了总结分析。由于材料的化学成分差异很大,直接激光焊接在接头中极易生成脆性金属间化合物,使得力学性能严重恶化,限制了异种材料结构的应用。国内外关于优化Ni Ti形状记忆合金与异种材料的激光焊接接头力学性能的方法,主要包括添加中间层和激光偏置两种方法,它们的共同之处是都可以减少脆性金属间化合物生成,不同之处是采用添加中间层的方法在抑制金属间化合物产生的同时会在焊缝中引入新的金属间化合物,接头的力学性能取决于新引入金属间化合物的脆性,脆性低则接头的力学性能更好;另外,中间层的添加量不能过多,否则会恶化力学性能。对于激光偏置焊接法,激光的偏移位置和偏移量至关重要,该方法的优点是可以节省填充材料,但是对于装配精度要求较高。与激光偏置法相比,采用添加中间层的方法,接头的力学性能更好。除了以上两种方法外,焊后热处理也可以改善接头的力学性能。最后提出NiTi形状记忆合金与异种材料激光焊接未来可能的研究方向,旨在为后续研究提供参考与借鉴。     

用于柔性机械手的形状记忆合金驱动器滑模控制研究

提出了一种新型结构形式的形状记忆合金驱动器——内嵌式形状记忆合金驱动器。该驱动器将U形回复形状记忆合金丝嵌入弹性硅胶棒内，通过温控方式实现驱动器的往复可逆弯曲运动，对外稳定输出力和位移。研究了驱动器运行机理，探讨了基于形状记忆合金电阻反馈的变结构滑模控制策略，进行了仿真和实验研究。