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.     

利用SMA拟弹性增强复合材料梁抗低速冲击性能

以形状记忆合金SMA纤维增强复合材料梁为研究对象,根据SMA拟弹性曲线的特性,确立了一种SMA拟弹性应力应变关系的分段线性化模型;根据SMA的能量吸收特性,采用分步能量平衡法,求解了SMA增强复合材料梁受低速冲击时的横向位移和应力;分析了SMA的拟弹性特性对复合材料梁的低速冲击响应性能的影响.研究结果显示,SMA的能量吸收特性能有效地增强复合材料梁抗低速冲击响应性能,梁的最大位移和最大应力都有明显减小.     

SMA纤维复合材料变截面板簧的刚度特性研究

研究了嵌入形状记忆合金(SMA)纤维复合材料变截面板弹簧的刚度性能.首先分析一类常用SMA材料的基本力学性能,讨论了基于Brinson本构模型下的受限回复特性.在建立具有SMA纤维的各向异性层合梁的本构方程的基础上,利用瑞利-利兹能量法求板簧的挠度,给出板簧刚度的表达式.最后,运用MATLAB进行数值计算,得到了SMA纤维复合材料变截面板簧刚度随温度、铺层角、SMA含量的变化关系曲线,揭示了SMA纤维复合材料变截面板簧的刚度可调节机理.     

形状记忆合金纤维复合材料梁非线性变形、热屈曲和振动

研究具有形状记忆合金(SMA)纤维的复合材料梁非线性静变形、热屈曲和振动。采用Euler-Bernoulli梁理论、Timoshenko梁理论和Reddy高阶理论进行结构建模;根据Von-Kármán应变场理论描述梁的几何非线性;采用Brinson热力学本构方程计算SMA纤维的受限回复特性;基于Hamilton原理导出梁的非线性偏微分控制方程;采用Galerkin法导出两端简支对称铺层SMA纤维复合材料梁的非线性静变形、热屈曲和振动近似解。通过数值计算揭示SMA纤维含量、激励温度和初始应变对非线性静变形、热屈曲和振动的影响规律。研究表明,当长厚比较大时,剪切变形的影响很小,上述理论均可适用;但长厚比较小时,Euler-Bernoulli和Timoshenko梁理论的结果与Reddy高阶理论的结果相差较大,剪切变形的影响是显著的。     

基于ANSYS的形状记忆合金复合材料板簧的模态分析

运用ANSYS软件对形状记忆合金(SMA)复合材料板簧进行模态分析。首先,建立SMA复合材料板簧的有限元模型;然后,针对升温和降温两个过程分别对SMA复合材料板簧进行模态分析。分析结果表明了温度、SMA纤维含量对复合材料板簧的固有频率以及模态振型的影响,揭示了SMA复合材料板簧的固有频率随着温度的升高而逐渐变大等规律。     

SMA增强层合板的热屈曲问题的FEM分析

基于Von Kanman的非线性薄板理论和虚功原理,给出了分析SMA纤维增强复合材料板热屈曲及后屈曲的有限元的基本公式,并通过一些数值计算,分析SMA复合材料板的热屈曲和后屈曲问题,研究结果表明,SMA能够抑制复合材料板热屈曲的发生及减小热后屈曲变形。     

CFRP/SMA复合材料片材增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究使用形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)将预应力引入碳纤维复合增强材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)中的有效性,本文在CFRP/SMA复合材料回复力试验研究的基础上,对CFRP/SMA复合材料加固梁开展了抗弯性能试验.试验梁中1根为未加固梁,l...     

埋入SMA纤维的复合材料壁板的气弹稳定性研究

研究混杂SMA纤维的复合材料平直层合壁板在超音速气流作用下的颤振特性。采用特殊正交SMA纤维混杂单层板的正轴应力-应变本构关系、经典的克希霍夫层合薄板理论并结合超音速一阶活塞气动力理论导出SMA纤维混杂复合材料壁板的气动弹性方程。借助于Rayleigh-Ritz解析法,建立SMA纤维混杂复合材料壁板在SMA纤维的驱动作用下的振动和颤振性能预测的近似分析模型。研究结果显示出,SMA具有良好的抑制壁板颤振的功能。     

非对称铺设SMA层的复合材料梁在热荷载作用下的变形分析

基于几何非线性理论,提出一类偏心铺设的形状记忆合金(SMA)复合材料梁的数学模型,建立梁在温度载荷作用下的非线性弯曲控制方程,应用打靶法进行数值求解,得到均匀加热下两端不可移简支SMA层合梁的热弯曲数值解.给出具体算例的平衡构形和平衡路径,并分析和讨论SMA的几何和物理参数对梁变形的影响.结果表明梁在升温的一开始就发生变形,升温过程中随着SMA的相变,变形趋势加剧,通过改变SMA的几何、物理参数可以调整梁的变形.     

嵌入SMA丝的复合材料轴的刚度与变形特性研究

研究了嵌入SMA丝的复合材料薄壁轴的变形特性。采用变分渐进法描述位移和应变引入横向剪切变形的影响。由变分原理推导出旋转复合材料薄壁轴的静力平衡方程,采用Galerkin法进行离散化并编制了计算程序。分析了SMA丝含量、初始应变、温度、纤维铺设角、转速对复合材料轴变形特性的影响。     

SMA智能复合材料结构的力学分析与建模

介绍了SMA智能复合材料结构力学建模在弯曲变形及振动控制方面的研究现状,论述了连续型和有限元建模方法,分析了SMA智能复合材料结构大变形问题及温度影响问题,并就SMA智能复合材料结构的力学建模提出几点建议。     

协作体系斜拉桥竖向自由振动理论研究

基于大位移非线性弹性理论的广义变分原理,考虑加劲梁轴向压缩应变能和剪切应变能的影响,建立了协作体系斜拉桥空间耦合自由振动的大位移不完全广义势能泛函,通过约束变分导出了协作体系斜拉桥的加劲主梁竖向挠曲振动微分方程.同时以金马大桥为例,构造了T构与斜拉桥协作体系的边界条件.求解出的竖向振动方程的解析解,与有限元数值结果对比吻合良好,证明了方法的正确性.这一方法可为同类型结构的固有振动特性分析提供参考.     

自锚式悬索桥空间耦合自由振动分析的理论研究

基于大位移非线性弹性理论的广义变分原理，考虑了加劲梁轴向压缩应变能和剪切应变能的影响，建立了三跨自锚式悬索桥空间耦合自由振动的大位移不完全广义势能泛函，通过约束变分导出了自锚式悬索桥的竖向挠曲振动、横向挠曲振动、纵向振动及扭转振动的基础微分方程，为自锚式悬索桥的固有振动性状分折提供可靠的理论依据。     

单向板自由振动分析的功的互等定理法

利用单向板挠曲面微分方程和振型方程在数学上及力学上的相似性,提出了分析单向板自由振动的功的互等定理法。通过设定满足位移边界条件的振型函数,利用此法求解了几种常见约束下单向板自由振动的固有频率,所得结果与已有结果完全一致。     

粘弹基SMA复合材料层合板的有限元分析

用有限元法对粘弹基形状记忆合金 (SMA)复合材料层合板在横向均布载荷作用下的挠度进行了研究 ,结果发现 ,基体的热粘弹性对 SMA的作动性能有较大影响 ,且其程度随板边界的固结方式、SMA丝的数目、SMA的预应变、板的铺设角的不同而不同     

基于SMA阻尼器的长拉索系统振动控制研究

 基于形状记忆合金（SMA）的超弹性性能开展了以下研究：①设计研制了一种拉压型SMA 阻尼器,并通过试验得到了SMA 阻尼器的特征参数,进一步研究了SMA 阻尼器初应变、加载位移行程与阻尼器等效刚度、等效阻尼比以及耗能能力间的关系;②根据Hamilton原理,推导了SMA阻尼器 长拉索系统的非线性振动微分方程,并通过试验验证了理论推导的正确性;③研究了自由振动下SMA阻尼器对长拉索位移以及加速度响应的影响。研究结果表明,SMA 阻尼器对长拉索具有明显的减振效果,可以有效减少拉索的振动位移以及加速度幅值,大幅度提高了长拉索振动衰减速度。     

基于SMA阻尼器的输电塔风振控制

 根据SMA 阻尼器的工作原理和输电塔的振动特性,提出应用SMA 阻尼器对输电塔风致振动进行控制。应用有限元软件建立输电塔和阻尼器的有限元模型,基于Matlab 软件,采用线性自回归滤波器法模拟随机脉动风荷载的时程样本;应用能量法计算所需阻尼器数量,根据阻尼器的工作原理和输电塔结构特点设计不同的阻尼器布置方案;对不同方案进行结构风致振动瞬态响应仿真,提取各方案控制点位移和加速度时间历程进行比较分析。模拟了多种风荷载,进一步对各方案的控制效果进行了对比分析。结果表明:SMA 阻尼器对输电塔风振控制效果较好;将阻尼器布置在塔头上,可有效控制塔顶位移,减振率在28%以上;在塔身上布置阻尼器,可有效控制塔顶加速度,减振率在66%以上。通过综合比较,选出了阻尼器的最佳布置方案。     

下承式钢管混凝土拱桥有限元模型计算分析

本文以胜利大桥为背景,采用桥梁有限元分析软件MIDAS/CIVIL建立模型,对钢管混凝土拱桥成桥后的挠度值、应力值及结构的自振特性进行了分析。计算结果表明：该桥在设计荷载下的最大挠度值及应力值均小于规范规定值,结构处于安全的范围内。     

含形状记忆合金支撑的框架结构的动力特性

利用有限元法分析了谐激励下含形状记忆合金（SMA）支撑的框架结构的位移响应和频谱特性，并从SMA的初始预应变、激振力力幅和操作温度3个方面讨论了SMA的伪弹阻尼特性对结构位移响应的影响．结果表明，伪弹性SMA能够比较有效地抑制结构振动.     

基于形状记忆合金超弹性阻尼器的结构振动控制和地震时程分析

首先讨论了一种NiTi形状记忆合金(SMA)丝超弹性耗能原理，然后分析了SMA丝耗能能力与预应变之间的关系．本文还设计了一种用于框架结构振动控制的SMA超弹性阻尼器，并将该种阻尼器安装在2层框架结构模型上，进行了框架结构振动控制实验，实验结果表明该种阻尼器的耗能效果明显，可以显著提高框架结构的振动衰减速率．同时，在地震波强迫振动条件下，对该框架结构进行了动力响应有限元法模拟，计算结果显示安装了SMA阻尼器后，框架的振动响应幅度大幅降低，振动衰减速度大幅提高．