本文關(guān)鍵詞：絲式形狀記憶合金汽車門鎖驅(qū)動器理論分析與實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著汽車電氣化和智能化水平的提高,汽車正在逐漸成為各種電磁驅(qū)動器的集合體。傳統(tǒng)汽車門鎖電磁驅(qū)動器存在諸多問題,例如體積大、質(zhì)量大、沖擊噪聲大以及電磁干擾嚴(yán)重等,為了解決這些問題,并提高汽車門鎖系統(tǒng)智能化水平,本文提出了一種絲式形狀記憶合金汽車門鎖驅(qū)動器。該驅(qū)動器采用絲式形狀記憶合金(Shape Memory Alloy,SMA)作為驅(qū)動元件,主要利用了SMA的形狀記憶效應(yīng)與超彈性等特性。傳統(tǒng)的驅(qū)動器從驅(qū)動方式上主要分為電動驅(qū)動、液壓驅(qū)動和氣動驅(qū)動三種方式。與之相比較,SMA驅(qū)動器的工作原理和設(shè)計均大相徑庭,傳統(tǒng)的驅(qū)動器利用外界輸入能源,通過復(fù)雜的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本�位移或者扭轉(zhuǎn)位移對外界做功,而SMA驅(qū)動器的驅(qū)動力源于合金內(nèi)部的固態(tài)轉(zhuǎn)變,只需要通過適當(dāng)?shù)姆绞綄辖疬M(jìn)行加熱即可實現(xiàn)驅(qū)動的目的。比較而言,SMA驅(qū)動器具有以下特點:1)功/重比大;2)結(jié)構(gòu)簡單;3)無噪聲污染;4)具有傳感功;5)驅(qū)動電壓低。本文介紹了SMA驅(qū)動器的研究發(fā)展與應(yīng)用狀況,對形狀記憶合金絲的基本特性與力學(xué)性能進(jìn)行了分析與實驗研究,對SMA絲進(jìn)行了拉伸試驗,獲得了環(huán)境溫度、循環(huán)次數(shù)、應(yīng)變幅值、加載速率和預(yù)應(yīng)變對SMA絲力學(xué)性能的影響,對SMA絲進(jìn)行了耐候性試驗,結(jié)果表明SMA絲具有良好的耐候性,對SMA絲進(jìn)行了熱差分析試驗,得到了SMA相變溫度,同時獲得了形狀記憶合金絲一些其它基本參數(shù)。為了獲得不同形式的SMA驅(qū)動器并提高其可靠性和工作壽命,分別對偏置型和差動型形狀記憶合金驅(qū)動器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計與保護(hù)電路設(shè)計。本文應(yīng)用了記憶合金雙旗形本構(gòu)模型,編寫了VUMAT子程序,利用ABAQUS軟件進(jìn)行有限元仿真和分析,獲得了SMA驅(qū)動器的基本輸出性能,本文利用一種改進(jìn)的電流-溫度-時間的SMA本構(gòu)模型,并將部分本構(gòu)模型編制成程序代碼,應(yīng)用Matlab計算,可獲得驅(qū)動器輸出位移和時間曲線,電流、溫度和時間曲線,可間接得到驅(qū)動器響應(yīng)頻率。為了獲得新型絲式汽車門鎖驅(qū)動系統(tǒng)性能參數(shù),并與仿真結(jié)果比較,本文建立驅(qū)動器力學(xué)性能測試裝置。結(jié)果表明,本文設(shè)計的絲式形狀記憶合金驅(qū)動器不僅可以替代汽車門鎖中的電磁馬達(dá)驅(qū)動器,還可以完成開啟車門動作,提高了車門系統(tǒng)的智能化水平,為形狀記憶合金驅(qū)動器在汽車上的應(yīng)用奠定了一定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：形狀記憶合金 驅(qū)動器 ABAQUS VUMAT MATLAB 汽車門鎖系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.854;TG139.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 項目研究的背景及意義11-12
• 1.2 形狀記憶合金（Shape Memory Alloy)材料簡介與應(yīng)用12-13
• 1.3 形狀記憶合金驅(qū)動器研究概況13-14
• 1.4 本文研究內(nèi)容14-17
• 第2章 SMA絲基礎(chǔ)特性分析與實驗研究17-31
• 2.1 引言17-18
• 2.2 SMA的基本特性與力學(xué)性能影響因素18-21
• 2.2.1 形狀記憶合金的記憶效應(yīng)18-20
• 2.2.2 超彈性20-21
• 2.2.3 高阻尼特性21
• 2.2.4 電阻特性21
• 2.3 SMA絲力學(xué)性能實驗研究21-27
• 2.3.1 不同加載速率下環(huán)境溫度對SMA絲的影響22-25
• 2.3.2 循環(huán)次數(shù)對SMA絲的影響25-26
• 2.3.3 應(yīng)變幅值對SMA絲的影響26-27
• 2.4 SMA絲耐候性實驗研究27-29
• 2.5 SMA相變轉(zhuǎn)變溫度測量29-31
• 第3章 SMA驅(qū)動器設(shè)計方案31-41
• 3.1 汽車門鎖驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)和基本原理31-33
• 3.2 絲式形狀記憶合金驅(qū)動器33-35
• 3.3 驅(qū)動器設(shè)計注意事項35-37
• 3.4 驅(qū)動方案設(shè)計37-39
• 3.4.1 絲式線性驅(qū)動器方案一37-38
• 3.4.2 絲式線性驅(qū)動器方案二38-39
• 3.5 電壓信號控制電路39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于ABAQUS的驅(qū)動器仿真分析41-59
• 4.1 形狀記憶合金本構(gòu)模型41-46
• 4.1.1 Tanaka模型41-44
• 4.1.2 Liang-Rogers模型44-45
• 4.1.3 Brinson模型45-46
• 4.2 SMA本構(gòu)開發(fā)與子程序編寫46-49
• 4.2.1 雙旗形-SMA本構(gòu)模型簡介46-47
• 4.2.2 記憶合金子程序VUMAT的編寫47-49
• 4.3 基于ABAQUS的驅(qū)動器輸出特性仿真49-54
• 4.3.1 偏動式驅(qū)動器仿真分析49
• 4.3.2 UMAT子程序的驗證49-52
• 4.3.3 差動式輸出力位移特性分析52-54
• 4.4 關(guān)于驅(qū)動器溫度、電流、時間、位移的模型。54-59
• 第5章 SMA驅(qū)動器汽車門鎖系統(tǒng)實驗研究59-75
• 5.1 試驗裝置簡介59-61
• 5.2 偏置型絲式汽車門鎖驅(qū)動器61-65
• 5.2.1 驅(qū)動器的溫度、位移、載荷關(guān)系61-62
• 5.2.2 驅(qū)動器的響應(yīng)速率62-65
• 5.3 絲式差動型汽車門鎖驅(qū)動器65-67
• 5.4 絲式形狀記憶合金驅(qū)動器的效率67-70
• 5.5 環(huán)境溫度對驅(qū)動器的影響70-71
• 5.6 獲得驅(qū)動器完成汽車門鎖鎖止和開啟動作性能71-72
• 5.7 本章小結(jié)72-75
• 第6章 總結(jié)與展望75-79
• 6.1 研究總結(jié)75-76
• 6.2 研究展望76-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 作者簡介84-85
• 致謝85

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