复杂应力状态下SMA热力学方程的求解

建立了在复杂应力状态下的热力学本构关系，并针对纯剪状态下的具体问题建立了热力学非线性方程的求解方法。利用MATLAB编写的数值计算程序，对形状记忆合金耗能弹簧进行了实例计算。结果表明，所建立的方法适用于热力学方程的求解，具有较好的适用性。     

形状记忆合金耗能阻尼器的阻尼特性理论分析

研究了形状记忆合金记忆效应和相变伪弹性的热力学特性，并依据热力学本构关系建立了形状记忆合金耗能阻尼器的热力学平衡方程，利用MATLAB编制的仿真软件对NiTi丝阻尼器的一个实例进行了仿真计算。计算结果表明形状记忆合金具有明显的阻尼特性，适用用于制作结构振动控制的阻尼器件。     

工程结构的SMA超弹性阻尼研究

分析了形状记忆合金(SMA)超弹性阻尼减振技术的机理，介绍了国外对于形状记忆合金超弹性阻尼的研究成果．通过试验研究了温度、加载频率、循环次数及预变形等因素对国产NiTi合金丝的超弹性阻尼的影响．研究结果表明：①形状记忆合金的超弹性温度区间在50℃左右，阻尼性能对温度的敏感性较小；②加载频率对形状记忆合金的超弹性阻尼有一定影响，但在工程结构常用的频率范围内基本保持稳定；③循环次数在一定程度上影响形状记忆合金的超弹性行为，但在数个循环周期以后，基本趋于稳定；④通过施加预应变，形状记忆合金的超弹性阻尼性能大为改善．因此利用SMA的超弹性阻尼特性可以研制出性能良好的耗能减振装置，有效地改善和提高土木工程结构的性能．     

SMA阻尼器力学特性的初步试验研究

设计并制作了伸缩式形状记忆合金耗能阻尼器(简记为SMA—SDTEDD)，并对此器件进行了实验研究，得出了一批阻尼效果极为显著的实验结果．对试验数据的分析表明：SMA—SDTEDD具有非常显著的阻尼耗能性能，平均等效粘滞阻尼比最大可达到33．56％，最小也有14％，能较好地满足结构被动耗能振动控制的要求；SMA—SDTEDD的阻尼性能与加载频率有关，在低频加载时阻尼性能较好，但随着加载频率的提高，阻尼性能逐步下降；SMA—SDTEDD的阻尼性能与最大行程的大小有关，当最大行程过小或过大时，其等效粘滞阻尼比较小，当最大行程为极限行程的1／2大小时取得最大等效粘滞阻尼比；在多次循环加载时，器件的应力-应变滞回曲线具有整体向上的漂移现象，吻合了其他学者进行的SMA材料试验结果，这一现象的发现提高了此次研究中检测到的试验数据结果的可信度；实验结果与理论分析结果吻合程度较好．     

基于形状记忆合金被动减振的飞轮控制系统非线性振动分析

为减小飞轮控制系统工作时产生的振动影响,采用形状记忆合金被动减振方式构建飞轮控制系统及其动力学模型,对飞轮控制系统被动减振机理进行分析。研究结果表明:基于形状记忆合金被动减振的飞轮控制系统的振幅随着记忆合金弹簧-阻尼结构阻尼的增加而明显减小;在不同频率下,基于记忆合金弹簧-阻尼结构的被动减振飞轮控制系统模型的振动幅值要比非减振飞轮控制系统模型振动幅值降低明显,且具有较好振动衰减效果。     

形状记忆合金弹簧振子的非线性自由振动

采用多项式本构方程描述形状记忆合金弹簧的恢复力,建立了单自由度形状记忆合金弹簧振子的非线性动力学模型,讨论该系统各平衡点的稳定性,并采用龙格-库塔法进行数值计算,分析该系统自由振动的特征。研究结果表明,系统在不同温度条件下有不同的平衡点,平衡点的稳定性由系统的阻尼系数和温度共同决定。在低温和中温条件下,系统自由振动具有对初始条件的敏感性,系统阻尼的存在可能改变系统的振动形式;而高温条件下,系统仅作衰减振动,运动规律受初始条件影响不大,但受阻尼影响较大。     

金属橡胶粘弹性阻尼迟滞力学与数值模型

基于曲线分解的思想,将动态恢复力-位移曲线分解为非线性弹性力-位移曲线和椭圆曲线,建立描述金属橡胶迟滞力学性能的非线性弹簧-粘性阻尼单元模型,利用阻尼耗能相等的原理进行参数识别.对圆环形金属橡胶进行动态实验测试,以验证理论模型的正确性.结果表明,理论曲线与实验曲线的变化趋势较为一致,理论模型可以较好地描述金属橡胶的迟滞力学特性.此外,将金属橡胶分解为非线性弹簧单元和粘性阻尼单元,仿真金属橡胶的迟滞力学特性.仿真结果表明,该方法具有较好的仿真精度.     

设有新型耗能支撑的双层球面网壳减震分析

为改进现有摩擦阻尼器的减震性能,将大尺寸形状记忆合金弹簧(Shape Memory Alloy spring,SMA spring)和摩擦装置复合使用,提出了一种形状记忆合金弹簧—摩擦复合阻尼器(SMA spring-Friction Hybrid Damper,SFHD)。基于SMA螺旋弹簧和摩擦装置的力学模型,建立了SFHD的恢复力模型。进而,将上述新型阻尼器用作双层球面网壳结构的耗能支撑,采用ABAQUS软件建立了整体结构的有限元模型,对该结构进行了多维地震作用下的非线性时程计算,对比分析了受控结构与无控结构的动力响应特征。研究结果表明:强震作用下受控结构中的新型减震支撑耗能作用显著,可有效降低结构的地震响应。     

信号极点估计的状态空间方法

研究了基于状态空间模型的阻尼指数和信号参数的估计方法，建立了阻尼指数和信号的状态空间状态空间模型，并进行了计算机模拟，该方法以奇异值分解和特征分解为基础，无需对高次方程求根，可以直接从系统状态传输矩阵得到信号的极点，结果表明，计算量小，具有较好的估计性能。     

建筑物滚动摩擦隔震理论

提出了建筑物滚动摩擦隔震理论。根据动能定理与多体动力学理论,导出了复位弹簧-辊轴摩擦摆隔震系统的强非线性多自由度运动方程,并根据龙格-库塔方法给出了数值求解过程．计算了两个实例工程在地震作用下的动力反应特性．分析了滚动摩擦隔震系统的隔震性能,辊轴式摩擦摆的结构较FPS滑道式摩擦摆有了改善．它消除了隅型摩擦摆中滑道摩擦力的冲击作用,也不必在滑道系统中设置运动转向装置．在合适的复位弹簧系数及滚动摩擦系数条件下,辊轴式摩擦摆隔震系统具有较好复位能力与耗能特性,隔震效率可达80％以上,的而且在竖向也可能会有较好的隔震效果。     

形状记忆合金超弹性弹簧的设计

基于Ｌｉａｎｇ的模型＾〔２〕对形状记忆合金（ＳＭＡ）弹簧在超弹性范围内的本构关系进行了数值仿真,针对ＮｉＴｉ基合金进行了ＳＭＡ超弹性螺旋弹簧的设计。     

形状记忆合金动作元件疏水阀的研究

利用形状记忆合金(SMA)的特性开发了一种新型的热静力式蒸汽疏水阀,并论述了形状记忆合金疏水阀的结构原理和动作特性,说明了SMA弹簧的设计方法.通过与另一种热静力式蒸汽疏水阀--双金属片式疏水阀进行分析和比较,表明形状记忆合金疏水阀的开发有良好的前景.     

形状记忆合金弹簧变形速度的研究

形状记忆合金 (SMA)弹簧具有形状记忆功能 ,电热驱动时的相变过程中有回复力输出。这种弹簧的回复变形速度先随回复位移的增加而逐渐增加 ,当回复位移接近中间位置时速度达到最大值 ,并在一段位移内保持最大速度不变。此后 ,随回复位移的增加而减小 ,达到记忆长度时速度为零。通过控制电流可控制SMA弹簧的回复变形速度 ,但不能选择过高或过低的电流 ,否则会破坏其记忆功能。在使用SMA弹簧时应选择合适的载荷和拉伸变形长度 ,过大的载荷不仅使其回复变形速度变得很慢 ,而且还会使弹簧产生不完全回复变形 ,从而降低SMA弹簧的循环工作寿命。过大的拉伸变形长度 ,同样也会降低其循环工作寿命。     

TiNi合金相变、形状记忆及超弹性行为研究

系统总结了陕西工学院ＴｉＮｉ形状记忆合金研究组近年来的研究成果,包括Ｎｉ含量和时效对ＴｉＮｉ形状记忆合金组织和相变行为的影响;热处理工艺对ＴｉＮｉ合金形状记忆效应的影响;形状记忆合金弹簧的设计、制作方法;ＴｉＮｉ弹簧的形状记忆及超弹性行为;ＴｉＮｉ形状记忆合金的应用等。     

适用于有限空间的微型形状记忆合金丝驱动器

形状记忆合金（Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙ,ＳＭＡ）丝用于微小型机器人中作驱动器时,为了达到要求的输出位移,其长度往往超出有限的可用空间。研究了产生这种现象的原因,并开发了一种使ＳＭＡ丝在整个可用空间中呈三维状态分布的微驱动器。理论分析和试验结果表明,该驱动器克服了ＳＭＡ丝直线驱动器和ＳＭＡ螺旋弹簧驱动器的弱点,拥有比骨骼肌更好的力学性能,应用于微小仿生机器人时,它可在满足输出位移要求的同     

基于形状记忆合金的软体机器人研究综述

近年来,形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)由于噪声小、回复应变大和生物兼容性好等优点,得到了广泛的使用和研究.为了研究SMA在软体机器人领域的应用,首先对SMA在国内外的研究现状进行了分析,接着对SMA的形状记忆效应(shape memory effect,SME)、超弹性、电阻特性进行了阐述,最后介绍了SMA在软体机器人领域的应用现状.     

记忆合金/Si复合膜驱动性能的力学建模与仿真

在考虑记忆合金材料非线性的基础上,按照材料力学的方法联立静力学、变形几何及物理的三者关系,建立了热载荷作用下记忆合金薄膜与Si基底相互耦合作用的力学模型.通过对一个完整的热循环过程中NiTi记忆合金/Si复合膜驱动性能的模拟和讨论,结果表明,由于相变的作用,以Si为基底的记忆合金薄膜能在较窄的温度范围内产生大的驱动力及位移.通过对不同厚度比情况下复合膜最大挠度的研究发现,随着Si基底与记忆合金薄膜厚度比的增大,复合膜的最大挠度逐渐减小;当两者厚度比大于5时,本模型对记忆合金/Si复合膜驱动性能的描述和预测更精确.     

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.     

CuZnAl形状记忆合金的拉伸曲线模型

采用电子万能拉伸试验机对CuZnAl形状记忆合金进行了拉伸试验．试验结果表明。拉伸曲线的骨架曲线与滞回曲线因为残余马氏体量不同而形状不同．由于马氏体开始转变温度的不同．CuZnAl形状记忆合金的骨架曲线模型与滞回曲线模型的参数稍有区别,因此,不同相变温度的CuZnAl形状记忆合金的模型需要作修正．另外,马氏体状态记忆合金的力学曲线模型为双线性模型．