植入形状记忆合金丝的帆板的主动控制

本文以植入SMA的航天器的挠性帆板为研究对象,建立了其动力学模型及主动振动控制方程。编制程序对植入SMA丝的帆板在受迫振动情况下的最优主动控制进行了计算,并对结果进行了分析。仿真结果表明,这样的控制规律有效抑制了帆板的振动。     

基于主动关节机构的航天扰性结构的振动控制

基于一种主动关节机构,针对航天扰性结构的振动控制问题,提出了新的振动主动控制方法.分别对关节机构的变刚度阻尼特性以及基于关节机构和航天太阳能帆板组合振动控制系统的特性进行了理论建模与分析,在此基础上,搭建了实验测试平台并进行了振动控制实验.关节机构自测实验结果表明,在-15°~15°的范围内,关节机构的扭转刚度与励磁电流近似成线性关系;通过改变电流的大小,可以实现其刚度在0.391~1.362N·m/rad范围内的变化.另外,对航天太阳能帆板系统的振动测试实验表明,利用关节机构进行振动主动控制,可以提高系统的固有频率,使振幅衰减9.5dB,降低到原来的1/3,有效地对航天太阳能帆板的振动进行了主动控制.     

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．     

SMA动作器结构变形的主动控制

根据机翼结构变形控制中主动控制的设计思想和形状记忆合金(SMA)弹簧的特性,设计了一种新型的SMA弹簧动作器,将其应用到机翼骨架结构中.利用ADAMS软件对机翼主动控制进行仿真,对驱动位置进行优化设计.仿真结果表明:该设计实现了机翼骨架结构的主动变形控制,减轻了结构的重量,为无人机的主动控制设计提供了一种新的方法.     

SMA纤绳对桅杆的振动抑制研究

文章将SMA细丝作为桅杆结构的纤绳 ,它和PSD传感器、数据采集板、计算机、恒流源组成控制系统 ,以对桅杆的振动进行控制。桅杆结构在采用钢丝纤绳及SMA纤绳的自由振动的对比实验表明 ,处于超弹性状态的SMA纤绳可以有效地使结构振动得到衰减     

SMA纤绳对桅杆的振动抑制研究

章将SMA细丝作为桅杆结构的纤绳，它和PSD传感器、数据采集板、计算机、恒流源组成控制系统，以对桅杆的振动进行控制。桅杆结构在采用钢丝纤绳及SMA纤绳的自由振动的对比实验表明，处于超弹性状态的SMA纤绳可以有效地使结构振动得到衰减。     

主动振动控制的有限元分析

主动振动控制进行理论计算时,往往将体系简化为单自由度或多自由度,不能准确反映实际工程结构的真实状态。首先进行LQR主动振动控制解析计算,得到主动控制器;随之进入ANSYS/APDL环境,对振动控制体系进行有限元建模;再将主动控制器输入设计的主动振动控制程序,以对体系开展主动振动控制的有限元分析。结果表明,有限元法能够较好地实现主动振动控制,为实际工程结构的主动振动控制提供了一种有效的计算途径。     

智能材料在土木结构监测和振动控制中的应用

光导纤维、电流变液 ( ER)、磁流变液 ( MR)、形状记忆合金 ( SMA)是土木工程结构振(震 )动状态监测、振动响应控制中采用的 4种智能材料。首先概括性介绍了 4种智能材料的基本性能特征、工作原理、应用范围 ,分析讨论了有关研究与工程应用情况以及发展前景。重点评述 SMA在结构主动和被动控制应用研究的现状。最后提出进一步实现 SMA混杂混凝土智能材料结构——控制一体化的新构想。     

基于形状记忆合金(SMA)阻尼器的结构被动控制

介绍了建筑结构振动控制中被动控制的设计思想和形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称SMA）的超弹性特性及应用情况，将一种新型形状记忆合金（SMA）阻尼器应用到框架结构中。针对所提出的形状记忆合金（SMA）阻尼器，分析其超弹性本构模型，建立了热力学方程，利用ANSYS软件进行框架结构的被动控制模拟分析。将所得的普通框架结构与形状记忆合金（SMA）阻尼器框架结构的顶层位移进行比较，发现形状记忆合金（SMA）阻尼器可以很好地改变框架结构的抗震性能，大大减小了结构的地震反应，为框架结构振动控制设计提供了一种新的方法。     

单边饱和跟腱控制器结构振动控制实验研究

两个电机跟腱控制器被用于一中心刚体和两个对称太阳能帆板的卫星模型振动控制中．跟腱一端安装在柔性帆板的自由端,另一端与驱动电机相连,安装在中心刚体上．针对无预紧力跟腱的单边饱和特点,采用了一种分段性能指标代替原有的二次型性能指标的最优控制方法．该方法将跟腱的单边饱和特性考虑在内并以合适的抑制速度对结构振动进行控制．卫星模型悬浮在4 m×1．7 m的气浮台上,以此模拟太空二维无重力环境．控制率是通过ERA(eigensystem realization algorithm)算法辨识出的系统动力学模型进行设计,并对各种激励下的模型振动进行控制．实验验证了该最优控制率和跟腱控制方式能有效地控制各种干扰下引起的卫星模型振动．     

基于信号生成的多线谱振动控制方法

针对实际振动主动控制中,线谱振动信号与参考信号的频率差异造成自适应前馈式线谱振动主动控制方法的性能下降这一问题,进行了基于参考信号生成的线谱振动主动控制方法的研究.在线谱振动主动控制方法中,结合一种参考信号波形生成器,并通过带通跟踪滤波器对残余振动信号进行滤波,将各个频率的残余振动信号分量进行分离,提出了一种基于参考信号波形生成器的线谱振动主动控制方法,并对该方法的稳定性和收敛性进行了分析.仿真结果表明:带通滤波器提高了该线谱振动主动控制方法的收敛性能.基于双层隔振平台的线谱振动主动控制实验表明该方法能够在参考信号频率与线谱振源信号频率存在偏差时取得良好的振动抑制效果.     

热载荷作用下非对称支承嵌入SMA丝复合材料弹性梁的横向自由振动

基于形状记忆合金Brinson一维热力学本构方程,建立了热载荷作用下嵌入SMA丝复合材料梁的一维热弹性本构关系.利用横向微幅自由振动的特征方程,求解了一端不可移简支一端固定约束条件下梁在均匀升温过程中的线性振动响应,获得了嵌入SMA丝复合材料弹性梁的前四阶固有频率随温度变化的特征关系曲线.结果表明,形状记忆合金丝相变过程中的回复应力和弹性模量的变化对梁的各阶固有频率均有影响,是实现梁自振频率主动控制的一种方法.     

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。     

智能结构振动主动控制中驱动器的最优配置

从振动主动控制系统的振动能量和控制能量的角度出发,基于遗传算法(ＧＡ)求解智能结构振动主动控制中驱动器的最优配置问题·为了获得最佳的控制效果,对常规遗传算法进行了适当的改进·最后以悬臂梁为例,讨论了压电驱动器的位置对智能结构振动主动控制效果的影响     

太阳帆板振动诱导空气流场分析及其附加质量计算

用偶极子配置法分析太阳帆板振动时所诱导的空气流场,导出其流动的动能表达式,并在此基础上得到了空气的附加质量矩阵,只要给定真空中太阳帆板自由振动的主模态和对应的主频率,就可以分析帆板与空气耦合系统的固有振动特性。     

粘贴形状记忆合金丝的复合树脂板振动分析

在复合结构中粘贴形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)丝,利用其受限回复时产生较大回复应力和其弹性模量随温度变化的特性,实现对结构变形和振动响应的主动控制.基于Liang模型并取其相变系数Ω=-700 MPa,求出受限约束下的回复应力与弹性模量.根据应力应变关系,把回复应力转化为回复应变.用ANSYS模拟复合薄板在两端固定条件下,加热SMA丝对其固有频率以及振动响应的影响.同时试验研究同样约束条件下,粘贴SMA丝复合薄板的固有频率随温度的变化特性,发现二者的结果很吻合,证明相关思想和技术方法是正确的.     

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.     

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。     

基于形状记忆合金的变刚度外骨骼设计与建模

为减轻变刚度驱动单元质量,缩小其体积,提出一种基于形状记忆合金(SMA)的变刚度主动元,单个变刚度主动元质量约为68.5 g.为精确控制外骨骼刚度,结合SMA本构模型、相变动力学模型、热平衡方程、输出方程,对SMA进行动态建模.为最大化满足人体运动需求,通过并行布置变刚度主动元的方式,结合导轨机构,构建轻质变刚度外骨骼的原理样机.测试结果显示外骨骼变刚度范围为7～20 N/mm,验证了外骨骼功能的有效性.     

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。