磁控形状记忆合金作动器设计及其控制效果

为探索磁控形状记忆合金(MSMA)可作为一种在振动控制领域中可推荐的新型智能驱动材料,在对其力学性能的研究中,给出其输出控制力的变化规律,继后自行研制MSMA作动器,确定MSMA材料的外形尺寸、变形恢复装置、磁路设计等重要的因素。建立平面直径为80m单层球面网壳结构,按照三种方案设置基于MSMA作动器的控制元件,并应用反应谱计算了竖向地震荷载作用下的响应,通过和无控结构的响应进行对比分析取得MSMA的控制效果。结果表明,MSMA主动控制元件对大跨网壳结构的振动控制效果很明显,是一种理想的智能驱动材料,有着广阔的应用前景。

形状记忆合金变刚度软作动器设计

软体材料作动器具有良好的目标抓取适应性,为实现软作动器结构的轻量化,保证抓取与承载能力,采用形状记忆合金丝作为驱动元件,设计出一种可变刚度的软作动器。首先,基于形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)一维本构关系建立了作动器的弯曲变形力学模型;其次,通过实验对力与变形之间的关系进行了验证,弯曲变形与理论结果一致;最后,通过回弹结构的动力学设计,使得该作动器能够在恢复阶段快速回到初始形态。实验结果显示,加热用于变刚度的形状记忆合金丝可显著提升作动器的负载能力,从而达到变刚度的效果。

磁控形状记忆合金伸缩作动器设计及参数分析

该文基于磁控形状记忆合金(MSMA)材料自主设计了一种磁控形状记忆合金伸缩作动器,并阐述其原理。通过建立有限元模型,并对MSMA相对空气导磁率、导磁片的相对导磁率及电流等参数进行了分析。研究表明:当MSMA相对空气导磁率为30、电流大小为3 A时,MSMA棒中心线磁场的均匀性较好;而导磁片的相对导磁率对其均匀性影响较小。设计出了一种新型磁控形状记忆合金伸缩作动器,达到了从理论上充分掌握MSMA棒轴向磁场强度及均匀性,并间接地保证了磁控形状记忆合金伸缩作动器具有较优的控制力。

形状记忆合金作动器的设计及优化

采用Ｂｒｉｓｉｏｎ［１］等提出的ＳＭＡ材料的本构关系，分析了形状记忆合金作动器在三种热交换方式（自然冷却、强制冷却和采用半导体热泵技术）下的动力特性，同时研究了ＳＭＡ丝在恒载和载荷变化时对完成正逆相变所用时间的影响。

形状记忆合金作动器的动力响应特性

采用Brinson等提出的形状记忆合金 (SMA)材料的本构模型 ,分析了SMA作动器在三种热交换方式 (自由冷却、强制冷却和采用半导体热泵技术 )下的动力响应特性 ,同时还研究了不同荷载作用下SMA作动器完成正逆相变所需要的时间 ,并且简单讨论了影响作动器响应特性的几个因素和改进方法。

磁控形状记忆合金主动控制系统及试验研究

对磁控形状记忆合金材料进行了磁力学性能试验研究,建立了预加压力-磁场-应变等磁力学本构模型;系统地分析了磁控形状记忆合金作动器的工作原理和构造方法,并进行了相应的磁场-作动性能试验研究,得出了磁控形状记忆合金作动器的本构模型,集成和开发了主动控制系统,并对一凯威特型模型结构进行了相应的控制性能试验。结果表明,研发的磁控形状记忆合金主动控制系统可有效控制网壳结构的地震响应。

磁控形状记忆合金主动控制系统及其试验研究

对磁控形状记忆合金材料进行了磁力学性能试验研究，建立了预加压力-磁场-应变等磁力学本构模型；系统地分析了磁控形状记忆合金作动器的工作原理和构造方法，并进行了相应的磁场-作动性能试验研究，得出了磁控形状记忆合金作动器的静／动力本构模型，集成和开发了主动控制系统，并对一凯威特型模型结构进行了相应的控制性能试验。结果表明，研发的磁控形状记忆合金主动控制系统可有效控制网壳结构的地震响应。

采用锆粉加热纸的形状记忆合金保险机构

针对目前引信形状记忆合金保险机构存在的响应慢及结构复杂等问题,提出了采用锆粉加热纸的形状记忆合金保险机构。该保险机构由外壳、电点火头、点火头盂、锆粉加热纸、记忆合金薄片和石棉纸6种零件组成,形成独立器件,加热纸剂量为毫克级,加热纸对记忆合金薄片接触加热,使其发生逆相变从而回复变形,解除对被保险机构的约束。测试与试验表明,通电点火后的10ms内保险机构动作,位移量2.2mm,具有结构简单、尺寸小、相应较快、动作可靠等优点可用于引信延期解除保险机构。

基于模糊自抗扰的索网天线容错振动控制研究

针对空间索网天线型面振动控制中部分作动器故障影响天线型面精度的问题,基于天线动力学模型设计一种模糊自抗扰容错控制方法。首先,建立天线型面的振动动力学模型,包括天线振动动力学模型、形状记忆合金作动器动力学模型和作动器故障模型。然后,设计模糊自抗扰控制容错振动控制方法,在作动器未发生故障的情况下,抑制天线型面的振动;在作动器发生故障的情况下,降低故障对天线型面精度的影响,实现容错控制。最后,对设计的容错控制算法进行仿真分析。仿真结果表明,模糊自抗扰容错控制方法不仅在作动器未发生故障时能将型面扰动降低93%,而且将三个作动器故障对型面精度的损失控制在4%。该天线型面振动容错控制方法对作动器故障干扰具有良好的适应性。

两种智能材料的应用

两种智能材料的应用美国ＩｎｎｏｗｔｉｖｅＤＰｌａｌｌｌｉｅｓ公司开发出一种使用形状记忆合金来除去机翼及尾翼上的结冰以保证飞机安全飞行的新技术，并将之首次用于各种民用直升机的除冰．该技术将镍钛形状记忆合金制成厚度小于１．ｓｍｍ的薄板片，包覆在直升机旋翼...