基于有限元计算的形状记忆合金-金属玻璃复合材料变形行为

利用有限元模拟方法,研究了拉伸-卸载预应变对形状记忆合金-金属玻璃复合材料力学行为的影响及其内在机理.结果表明:预处理应变增加,形状记忆合金-金属玻璃复合材料的屈服强度及弹性应变极限均提高,但拉伸延展性急剧下降.预应变增加导致形状记忆合金颗粒第二次加载时的变形行为由典型的马氏体相变过渡为连续的马氏体相变,甚至表现为纯马氏体相的弹性变形.这一"相变效应"的减弱甚至消失,是形状记忆合金-金属玻璃复合材料经拉伸-卸载预处理后拉伸性能退化的直接原因.     

柱状晶CuAlNi形状记忆合金控温水阀的设计与性能

用柱状晶CuAlNi形状记忆合金作为感温及控制元件,将其进行定型处理成弹簧,测试了相变温度及回复力.设计制作控温水阀,并对其性能进行测试.结果显示,在进水温度为50 ～ 70℃的范围内,不同阀芯位置的出水温度分别为38.50、38.75℃,调温性能可靠,控温精度为1.50℃,误差小.     

形状记忆合金梁非对称弯曲问题的力学分析

基于梁的弯曲理论,结合形状记忆合金材料的本构关系,研究了集中载荷作用下形状记忆合金梁的非对称弯曲问题。考虑到弯曲变形过程中拉压两侧相变的不对称性,特引入拉压不对称系数,采用分阶段分步骤的方法,分析得到了工字形截面形状记忆合金梁相变各阶段梁截面上的应力分布、中性轴位移、曲率及相边界的变化情况。结果表明:当载荷相同时,中性轴位移的最大偏移量随着拉压不对称系数增大而增大;当拉压不对称系数相同时,中性轴位移和曲率随着载荷的增大而增大;随着拉压不对称系数增大,混合相占比逐渐增大,马氏体相占比减小,相边界不对称性表现越明显;在相同条件下,矩形截面较工字形截面易发生相变。     

Fe-Mn-Si基形状记忆合金耐磨性的研究

通过滑动摩擦磨损试验研究了一种Fe-Mn-Si基形状记忆合金的耐磨性,并借助扫描电镜(SEM)观察,X射线衍射(XRD)等手段研究了其摩擦磨损过程的相变机制.研究发现油摩擦时,Fe-Mn-Si基形状记忆合金具有良好的耐磨性,磨损机制为磨粒磨损.XRD分析和SEM观察表明,油摩擦时Fe-Mn-Si基记忆合金可通过应力诱发γ→ε马氏体相变及其相变伪弹性降低应力集中,抑制塑性滑移变形,避免微裂纹的形成和扩展提高其耐磨性.     

NiTi形状记忆合金拉伸变形失稳研究

介绍镍钛形状记忆合金发生应力诱发马氏体相变时的宏观失稳现象,研究微观晶粒内相变(材料失稳)因自催化效应逾渗到宏观水平所表现的类L櫣ders变形带演化(变形失稳),同步测量应力-应变响应、表面形貌和表面温度,跟踪了不同热-机械复合加载条件下构件力学行为的变化.从能量学角度对观察到的变形失稳现象进行理论分析.实验结果表明,宏观变形带的相貌演化与力学响应密切相关,探讨了建立该类材料的本构关系.     

一种变摩擦自复位阻尼器的设计与分析

设计了一种变摩擦自复位的阻尼器。该阻尼器主要是通过平面和坡面来实现变摩擦功能,通过形状记忆合金的形状记忆效应来实现自复位功能。在施加弹簧预紧力的情况下,分析了整个过程的工作原理,给出了整个工作过程下的力学计算模型,并得到了该阻尼器理想的滞回曲线。利用ANSYS有限元软件分析了阻尼器各个元件的在三组预紧力下的应力,满足强度要求。得到了应用有限元软件的滞回曲线,与理论的滞回曲线较吻合,验证了理论滞回曲线的正确性。     

提升机新型“S”型卷绳压紧机构的研究

目的设计一种新型提升机＂S＂型卷绳压紧机构,解决传统提升机卷绳压紧机构中弹簧的预紧力难于控制,压盘压紧力分布不均和钢丝绳寿命过短等问题.方法基于摩擦传动理论对提升机卷绳机构的钢丝绳张力和压盘压力进行分析,建立提升机提升力与压盘压力之间的关系;应用赫兹理论获得钢丝绳和压盘接触点的最大接触应力,应用虎克定律获得接触点的最大变形,以此变形为基础设计了＂预变形＂静压盘轮廓曲线.结果获得了钢丝绳和压盘接触点最佳＂预变形＂曲线,设计了一种预变形压盘结构,取消了原提升机卷绳压紧机构的弹簧,零件数目减少了40%左右.结论简化了卷绳压紧机构的结构,大大降低了制造和装配成本,实现了压紧力均匀分布和提高钢丝绳寿命的目的.     

形状记忆合金本构模型的研究进展

为了进一步推动形状记忆合金本构模型的发展与工程应用,综述了形状记忆合金本构模型的发展状况;对具有一定影响的模型的理论基础、应用范围及优缺点等进行了分析和比较;并介绍了作者提出的计算完全约束下回复力的本构模型;指出了目前在本构模型研究中应考虑的因素和拟解决的一些关键问题,在主、被动控制尤其是在主动控制中,建立全面系统的相变运动方程及应力-应变-温度本构模型是十分重要的.     

弹簧的相似系列设计

采用相似设计理论探讨了圆柱拉伸螺旋弹簧的相似系列设计 ,从而获得了拉伸弹簧的几何尺寸和受力、变形相似的系列产品参数     

TiNi基形状记忆合金马氏体相变预现象研究进展

深入了解TiNi基形状记忆合金中特定马氏体相及复杂的多步相转变出现的原因,掌握TiNi基合金的马氏体相变规律,是开发和应用TiNi基形状记忆合金的前提.从弹性常数软化、声子软化及漫散射3个方面阐述了TiNi基形状记忆合金中的马氏体相变预现象,并将之与应变玻璃现象相区分.最后指出了TiNi基形状记忆合金马氏体相变的研究方向.     

CuZnAl（Mn）合金双程记忆性能的衰减特性

本文探讨了CuZnAl,CuZnAlMn合金的弹簧试样在相变热循环过程中双程记忆性能的变化规律,表明引起铜基形状记忆合金双程记忆性能衰减的主要因素是由于位错增殖;在有外加应力条件下热循环时,还要考虑应力诱发马氏体对记忆性能的贡献。少量Mn的加入使CuZnAl合金在热循环过程中位错增殖加速,同时使应力诱发马氏体容易产生,结果导致在有外加应力条件下热循环时Mn能缓和记忆性能的衰减。     

恒定外力对CuZnAl弹簧形状记忆性能和动作温度的影响

研究了外加应力对CuZnAl记忆合金弹簧热循环时的形状记忆性能和其动作温度的影响。研究结果表明,记忆合金弹簧在受到0．7N和1．0N恒定外力的热循环条件下,其形状恢复率比无力作用时有明显改善,记忆合金弹簧热循环时的累积残余伸长量大大减少;加热时记忆合金弹簧的动作始温度与合金中的相变起始温度基本一致,但动作终止温度与相变终止温度存在较大差异。     

Cu—Zn—AL记忆合金的热稳定性

本文研究了Cu—Zn—Al形状记忆合金在加热过程中的稳定性。实验结果表明:Cu—Zn—Al合金记忆效应的实际使用温度决定于该合金的贝氏体转变温度,合金中的贝氏体相变至少在长大阶段是扩散控制的。Cu—Zn—Al合金中Mn元素的加入使合金中的扩散能较快地进行,因而降低了合金记忆效应的热稳定性。     

Damping performance of Cu-Zn-Al shape memory alloys in engineering structures

The stress strain curves of two CuZnAI shape memory alloys which have the martensltic transformation temperatures of 50℃ and-10℃ respectively, were measured by using electronic material tester after treated by different heat-treatment conditions. The results show that the area enclosed by hysteresis loop of the CuZnAI shape memory alloy in martensltic state is much larger than that of the alloy in austenltic state with super-elasticity at room temperature. Therefore, the former has better vibration attenuation effect. After being oil-quenched, waterquenched, and step-quenched, the CuZnAI alloy takes on more stable shape memory effect, better super-plasticlty and superelasticity (pseudoelasticity). A CuZnAI shape memory alloy damper was designed, produced and installedto a 2-layer frame structure. In addition, the vibration experiments were made by dynamic data collecting analysis meter. The velocity of vibration attenuation of frame structure with CuZnAI shape memory alloy damper is much faster than that without it. And with the help of CuZnAI shape memory alloy damper, the attenuation period reduces to 1/10 of the original.     

NiTi形状记忆合金薄膜中的相变

NiNi形状记忆合金薄膜是从块体状形状记忆合金中发展起来的一种新型功能薄膜材料 ,它具有不完全类同于块体状形状记忆合金的相变行为与记忆效应 本文综述了薄膜制备条件、化学成份、热处理工艺及循环条件对这种薄膜的组织结构 ,尤其是主体相变行为和脱溶分解行为的影响 .表明上述因素的影响相当复杂 ,适当调整各种条件方可获得好的形状记忆效应     

恒载荷下TiNi和TiNiCu形状记忆合金弹簧的热稳定性

TiNi基形状记忆合金弹簧是一种有广阔应用前景的形状记忆合金驱动元件.研究了在电流加热方式下,不同加热温度,不同恒载荷作用下TiNi和TiNiCu记忆合金弹簧的热稳定性.研究表明,恒定载荷下,最初的几次循环后,弹簧的行程变小,而在循环次数超过一定次数后,弹簧的行程不随着循环次数的增加而发生明显变化.对于TiNi和TiNiCu记忆合金弹簧,过热和过载均会向弹簧中引入不可逆的塑性变形,导致其热稳定性的下降.由于Ti3Ni4相粒子的析出强化了基体,在恒载荷下,TiNi合金弹簧较TiNiCu合金弹簧显示出更加良好的热稳定性.     

形状记忆合金复合材料层合梁的弯曲

分析了一种形状记忆合金复合材料层合梁在荷载作用和温度改变下梁的曲率k与截面弯矩M及温度T的关系 ,并进一步得到在恒定温度下悬臂梁自由端挠度随外载荷变化的曲线 结果显示该层合悬臂梁具有和形状记忆合金材料相同的超弹性特性     

循环加载条件下形状记忆合金丝的超弹性研究

由于形状记忆合金具有优良的力学性能,近年来在土木工程领域受到广泛关注.通过在不同的循环加载条件下对形状记忆合金丝材进行的拉伸试验,以相变应力、相变应变、弹性模量、残余应变、耗能能力等作为合金丝材的超弹性特征参数,分析这些特征参数与应变幅值、加载频率、循环次数的关系.结果表明：应变幅值和循环次数对形状记忆合金超弹性性能的影响较大,而加载频率的影响基本可以忽略,实际应用时,应根据具体情况进行试验研究并合理设计.     

TiNi和TiNiCu记忆合金薄膜的温度记忆效应研究

在形状记忆合金的相变过程中,如果温度升至TS后停止升温,并降温至马氏体相变结束温度Mf以下,则在下一次完全相变循环中出现动力学停顿,而这一动力学停止温度点与上次的停止温度密切相关,这一现象被称为温度记忆效应。该文通过示差扫描量热法对TiNi和TiNiCu合金薄膜进行一次或连续几次不完全相变,系统地研究了温度记忆效应。结果表明,不仅温度记忆效应是形状记忆合金固有现象,而且温度记忆效应与马氏体变体间的弹性能及母相和马氏体相之间的共格应变密切相关。     

基于形状记忆合金的TMD半主动控制

针对建筑结构在随机荷载或风荷载作用下可能发生的频率不确定问题,特别是结构自振频率会随振幅的大小而发生漂移的非线性振动问题,提出性能可靠、构造简单的形状记忆合金SMA-TMD自适应半主动控制系统.从理论上探讨形状记忆合金在变刚度TMD控制装置中的应用,并进行相应的参数设计.同时,在研究随机荷载作用下TMD系统动力特性的基础上,结合短时傅里叶变换(STFT)设计出该系统的自适应半主动控制算法.算例表明,SMA-TMD自适应控制系统能较好地识别结构系统的时频特性,并进行有效的控制,具有性能可靠和自适应能力强等特点.该自适应控制系统较传统的TMD被动控制减震效果更好,鲁棒性更强.