一种新型形状记忆合金复合材料制备及性能测试

为提高形状记忆合金复合材料的驱动性能,提出了一种新型栅格状结构的形状记忆合金复合材料。采用真空负压成型工艺,提高了形状记忆合金丝与基体材料界面结合的致密性;在电流激励下测试该新型复合材料在不同温度下的挠度大小,并与传统形状记忆合金复合材料进行比较。结果表明:采用真空负压法成型的形状记忆合金复合材料界面结合更加致密,在电流激励后界面处没有产生开裂;栅格状形状记忆合金复合材料驱动后最大挠度为53 mm,是整体结构形状记忆复合材料的4倍,且响应时间更快。

超细片层NbTi/TiNi记忆合金复合材料的制备与功能特性

基于NbTi-TiNi共晶型相变,经成分分析,通过电弧熔炼制备几种具有NbTi和TiNi记忆合金铸态双相组织的NbTiNi合金。这种合金是一种原位自生的NbTi/TiNi记忆合金复合材料,具有复合比可控(通过调整Ni或Nb含量)、可逆马氏体相变温度可调(通过调整Ti/Ni比例)的特点。通过对其辅以常规的锻造、拔丝等大变形工艺加工,使NbTi和TiNi组元细化至微米级别,进一步得到复合组元比表面大、分布均匀、界面强度高的超细片层NbTi/TiNi记忆合金复合丝材料。通过热膨胀仪和万能拉伸试验机对其进行热膨胀和力学性能测试。结果表明,该复合材料不但具有很高的屈服强度(超过1.6 GPa),还具有负膨胀点记忆效应、应变软模效应等新功能特性。

内嵌伪弹性形状记忆合金纤维的复合材料空心梁动态有限元分析

以内嵌伪弹性形状记忆合金(SMA)纤维的复合材料空心层合梁为研究对象,基于经典层合梁理论和有限元法,在考虑SMA的相变特性、材料非线性与基体变形相互耦合的基础上,按照虚功原理建立了SMA混杂复合材料空心层合梁的运动方程,并用Newmark积分法和牛顿迭代法对运动方程进行了数值求解,研究了SMA混杂复合材料空心层合梁的振动特性,分析了SMA对复合材料层合梁的振动抑制效果,讨论了温度、结构阻尼对空心层合梁动态响应的影响规律.结果表明:同一时刻下内嵌SMA纤维的空心层合梁自由端挠度较未嵌SMA纤维时的挠度明显降低;伪弹性SMA纤维在较高的温度下能更好地实现对层合梁的振动抑制;伪弹性SMA纤维对层合梁的振动抑制效果明显优于结构阻尼对层合梁的振动抑制效果.

形状记忆合金混杂复合材料弯曲变形的研究

为精确地预报形状记忆合金混杂复合材料的弯曲变形量及在不改变构件刚度的条件下增大其弯曲变形量,对该材料悬臂梁的弯曲变形进行了研究.采用板状形状记忆合金增大形状记忆合金的体积分数;通过测试形状记忆合金关键温度点上的回复应力与弹性模量,确定形状记忆合金本构方程中的有关变量,解本构方程获得各个温度下的回复应力与弹性模量.采用有限元方法进行计算,获得了悬臂梁弯曲变形的温度响应曲线.测试实验验证了计算的正确性.

形状记忆合金增强复合材料的振动主动控制试验研究

重点介绍了自行设计的几个利用形状记忆合金驱动器对结构振动进行主动控制的试验。除了对结构的振动进行抑制外 ,还对结构的振动进行激励 ,通过试验说明SMA在工程主动振动控制中的可行性和优越性 ,并讨论了SMA驱动器布局对结构主动振动控制效果的影响 。

纳米SiO_2对SMA复合材料界面强度的改善

形状记忆合金纤维与基体之间较弱的界面粘结强度在很大程度上限制了其发展与应用.本文试图用纳米SiO2颗粒来改善形状记忆合金复合材料的界面力学性能,并讨论了不同种类以及不同含量的纳米SiO2颗粒对形状记忆合金复合材料界面强度的影响,并采用扫描电镜和透射电镜的方法分析了其作用机理.实验结果表明,纳米SiO2颗粒的加入能够有效提高形状记忆合金纤维增强复合材料的界面粘结强度.

SMARC波纹型蒙皮驱动特性研究及神经网络建模

为满足变体机翼蒙皮连续光滑以及大变形要求,提出了一种可主动变形的SMARC波纹型蒙皮结构,并制备了两种蒙皮实验样件,在不同环境温度下,进行了拉伸与驱动实验。拉伸实验结果表明SMARC样件拉伸变形性能优于不含SMA丝样件,但SMARC材料受温度影响较大,温度升高,结构刚度减小;驱动实验中,初始位移线性增加,当激励电流超过3.4A时,复合材料基体受热软化,导致位移呈非线性变化趋势。最后在实验基础上建立了一个以电流强度为输入参量,驱动位移为输出参量的RBF神经网络模型,其逼近曲线较为准确和贴近实际驱动特性,最大预测相对误差<6%,为智能蒙皮的主动控制研究提供了一定的理论及实验依据。

可主动变形波纹蒙皮驱动控制及神经网络建模

为满足变体机翼蒙皮连续光滑以及大变形要求,提出一种可主动变形的波纹型蒙皮构型,并进行驱动试验。试验中使用恒流源控制激励电流强度,在驱动试验数据的基础上建立一个以电流强度为输入参量,驱动位移为输出参量的RBF神经网络模型。该模型逼近曲线较为准确和贴近实际驱动特性,最大预测相对误差小于6%。