磁控形状记忆合金驱动特性及其在液压阀驱动器中的应用分析

磁控形状记忆合金（Magnetic shape memory alloy,MSMA）是近年来新兴的一种智能材料,兼具传统智能材料如压电和超磁致伸缩材料响应快以及温控形状记忆合金应变大的特点,非常适合作为高性能驱动元件。在分析MSMA变形机理的基础上推导出材料的本构方程,引入温度作为材料变形影响因素修正了模型,并改进现有方程在材料预压力不为零时无法准确描述其变形的不足。试验测试了MSMA材料的变形特性,并基于试验数据建立神经网络模型以模拟变形过程中应力、应变等参数的非线性耦合关系。试验结果表明,该材料的体积能量密度可达70 kJ/m³,而能量转换效率高达80%。以高速开关阀为例研究了MSMA驱动高性能液压阀时的输出特性,完成了阀的结构设计、驱动器磁路和阀的流场仿真。阀芯驱动系统动态分析结果表明,MSMA直接驱动液压阀芯系统频率可达200 Hz以上,动态响应时间为5 ms。     

基于形状记忆合金的旋转式驱动器研究

对于以形状记忆合金元件为核心的驱动器的研究,主要集中在直线式和摆动式驱动器方面,涉及旋转式驱动器的较少。文章基于形状记忆合金的基本效应,建立了旋转式驱动器的功能结构模型,并分析了各功能环节的实现方式。在此基础上进行功能组合,提出了相应的实例模型。     

形状记忆合金驱动器的研究现状及展望

形状记忆合金是一种新型智能材料,具有大的磁致应变、驱动迅速、驱动力大、能够精确控制等优点,有望成为新一代驱动与传感材料。主要类比了传统温控形状记忆合金和新型磁控形状记忆合金的区别,综述了它们的工作原理及在驱动器方面的应用,对它们在驱动器方面的研究进行了总结和展望。     

形状记忆合金双程弯曲驱动器的设计及试验

为解决变体机翼中蒙皮大变形与承载力之间的矛盾,同时满足光顺性及疲劳寿命的要求,提出了一种以形状记忆合金板为驱动元件的双程弯曲驱动器.基于形状记忆效应及材料力学弯曲理论,通过对驱动器变形过程中的力学特性进行分析,推导出双程弯曲驱动器的设计理论,再利用热成形法与反变形训练法制备出驱动器样件并进行了变形性能测试.研究结果表明...     

磁控形状记忆合金直线驱动器

介绍了磁控形状记忆合金在磁场作用下的形变机理，并测得在0．4T的磁场下其自由形变率可达3．6％。根据其变形机理，利用仿生学原理研制出了磁控形状记忆合金驱动器样机及其控制系统，实现了驱动器大的行程和往复运动，给出了相应的实验结果曲线。     

基于模糊控制的直线型形状记忆合金驱动器控制系统设计

采用模糊控制的方法对一种直线型形状记忆舍金驱动器的输出位移进行控制。整个控制系统采用MCS-51单片机作为核心，介绍了这个控制系统的设计方法，并给出了能实现上述控制系统的硬件电路原理图以及软件程序流程图。其中的模糊控制器采用离线计算、在线查询决策的方法，易于工程实现。     

形状记忆合金在驱动器上的应用研究

随着新技术的快速发展,形状记忆合金作为一种重要的智能材料在制造、医疗和航空航天等领域有着越来越广泛的应用。形状记忆合金易于实现驱动器微型化和自动化,有着传统驱动器不可比拟的性能优点。本文总结基于智能材料的驱动器,探讨NiTi形状记忆合金驱动器的制造和驱动触发等问题以及新的研究方向。     

微小型3-CSR并联机构形状记忆合金驱动器的设计

为扩大蒸汽发生器管间视频检查的范围,对SMA双程驱动器进行了分析比较,计算确定了SMA弹簧和偏压弹簧的参数,研制了用偏动式SMA双程驱动器驱动的微小型3-CSR并联机构,实现了微型摄像头的位姿调整。     

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。     

提高形状记忆合金直线驱动器工作频率研究

提出基于位移累加原理的直线驱动器,采用形状记忆合金作为驱动元件,能提供较大的力和位移,但其工作频率受加热和冷却方式的影响。就几种不同加热、冷却方式所测得的结果进行分析比较,提出最优的加热、冷却方式,并提出基于PIC单片机的加热冷却控制方法。     

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。     

新型SMA纤维驱动器的结构、建模与仿真

介绍了一种新型的形状记忆合金 (SMA)纤维驱动器 ,这一驱动器由预压缩弹簧连接的若干圆盘构成 ,圆盘周围对称编织多根 SMA纤维。依靠 SMA纤维的相变回复力与压缩弹簧的弹力完成驱动器的往复动作。这一结构有效地克服了 SMA的主要缺点 :形变较小 ,使驱动器的力与位移之间的转换更加高效。还给出了一种仿真模型 ,可以评价一给定驱动器的特性 ,同时也可在给定驱动器的力、位移、速度等条件下决定该驱动器的几何结构。最后 ,对单个驱动器与差动排列的驱动器对的实验和仿真结果进行了分析     

形状记忆合金螺旋弹簧的设计

从形状记忆合金应力、应变、温度的数学模型出发,考虑到形状记忆效应最佳时的临界变形量,提出了形状记忆合金螺旋弹簧及形状记忆合金驱动器的设计方法和步骤。针对形状记忆合金螺旋弹簧设计的复杂性和几何参数的不确定性,介绍了以Ｄ／ｄ３＝πτ／８ＫＰ为约束条件的满应力优化设计法。     

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。     

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。     

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。     

Ti-Ni记忆合金驱动的感温自动控制器设计

介绍了一种采用形状记忆合金(SMA)作为驱动元件的温敏装置的设计方法。与传统装置相比,该装置具有结构简单、使用寿命长、无电耗、稳定性好的优点;文中对温敏装置的结构,SMA的相变温度、应力-应变曲线测定,以及对SMA弹簧和偏置弹簧的设计进行了研究和分析,指出了设计中应注意的问题。     

形状记忆合金丝驱动器大功率驱动测量控制电路设计

针对直接通电加热驱动形状记忆合金(SMA)丝时因电流过大引起元器件发热及带来测量误差的问题,提出基于SMA丝电阻测量的大功率驱动控制电路系统.根据SMA丝的电阻特性以及SMA丝加热电流与相变时间的关系,该系统能够在精确测量SMA丝电阻的同时提供足够大的加热电流,在PI控制器的作用下实现闭环控制,为SMA丝驱动器快速准确...     

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。