形狀記憶合金(Shape Memory Alloy,SMA)作為一種集傳感與驅(qū)動于一身的新型功能材料,近年來引起了各領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。利用SMA材料的形狀記憶效應(yīng)作為驅(qū)動器,實現(xiàn)對智能結(jié)構(gòu)的驅(qū)動和控制已成為當(dāng)前主要的研究方向之一,國內(nèi)外很多學(xué)者對此開展了相關(guān)的研究工作,并取得了一定成果。目前對SMA的本構(gòu)模型、力學(xué)特性和實際應(yīng)用等問題的研究還處于探索階段,還需進(jìn)一步研究。本文研究了SMA驅(qū)動器的力學(xué)特性,以及驅(qū)動器驅(qū)動力(SMA回復(fù)力)的精確控制問題。首先,對Tanaka、Liang以及Brinson等學(xué)者提出的SMA力學(xué)本構(gòu)模型進(jìn)行了分析和對比,選用Brinson本構(gòu)模型為研究對象,并對該模型所需要的12個物理參數(shù)進(jìn)行了實驗測量,基于實測數(shù)據(jù)建立了試樣的本構(gòu)模型;然后,通過動態(tài)加熱實驗闡述了本構(gòu)模型的局限性,以實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),提出了大速率及變速率加熱情況下SMA回復(fù)力的計算模型;最后,以該模型計算數(shù)據(jù)作為控制系統(tǒng)的反饋量,采用PID控制方法對SMA的回復(fù)應(yīng)力(驅(qū)動力)進(jìn)行了精確的控制,獲得了較理想的控制效果。研究結(jié)果表明,在設(shè)定回復(fù)應(yīng)力分別為76MPa,114MPa,152MPa時實際回復(fù)應(yīng)力穩(wěn)定在±5%誤差帶范圍內(nèi),控制系統(tǒng)的最大超調(diào)量不超過12.7%。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG139.6
【部分圖文】：

用于畸形齒矯正的Ni-Ti合金

植入人體的Ni-Ti合金壓縮骨釘

形狀記憶合金驅(qū)動器力學(xué)性能及精確控制研究的難點，實現(xiàn)了較高精度的位移控制。表明以上本構(gòu)早期的力學(xué)模型在被不斷修正和補(bǔ)充。2009 年 Kang“棘輪效應(yīng)(Ratchetting)”，即在多次加載作用下 SM是由于應(yīng)力誘發(fā)馬氏體隨不同的加載路徑不斷發(fā)生變。這一理論將 Brinson 本構(gòu)模型中的馬氏體體積分?jǐn)?shù)關(guān)形式變成與加載路徑相關(guān)的形式。2014 年 Yu 等[3并對比實驗結(jié)果表明在多次重復(fù)加載實驗下，如圖1確地計算 SMA 絲的回復(fù)應(yīng)力。2015 年 Mehrabi 等[3力學(xué)性能變化，建立并改良了三維本構(gòu)模型。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 王奇;徐志偉;;SMA驅(qū)動變體機(jī)翼后緣結(jié)構(gòu)力學(xué)分析[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報;2015年06期

2 任文杰;李宏男;宋鋼兵;錢輝;;新型自復(fù)位SMA阻尼器對框架結(jié)構(gòu)減震控制的研究[J];土木工程學(xué)報;2013年06期

3 甄睿;;形狀記憶合金相變溫度的常用測量方法[J];南京工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2006年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張義遼;SMA直線驅(qū)動器結(jié)構(gòu)原理及實驗研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

本文編號：2891183