NiTi合金材料力学性能的测试与分析

采用一种新型的形状记忆合金（SMA）性能综合测试系统，对TiNi合金丝相变过程中的有关力学性能和电学性能进行测试与分析，得到其自由状态下的相变温度，约束状态下回复力随温度增加的曲线及其超弹性迟滞回线。为智能结构中SMA元件的设计提供参考和依据。     

形状记忆合金丝驱动的仿生转动关节臂

提出了动物关节臂的力学模型,讨论了形状记忆合金（ＳＭＡ）和动物骨骼肌生物力学行为的相似性和力学性能的差异．基于仿生学的原理,研究了用ＳＭＡ丝驱动仿生转动关节的技术．研制了能实现ＳＭＡ感知功能的控制电路和ＳＭＡ丝驱动的仿生转动关节驱动器,并用该关节驱动器开发了一个两自由度的微型关节臂,该微型关节臂可用于微型步行机器人和人工假肢．     

一种形状记忆合金丝驱动的微小型六足机器人

为解决有限空间中形状记忆合金（ＳＭＡ）丝驱动的转动关节臂输出角位移不足的问题,提出了两种方法：①减小关节的回转半径,用富余的输出力补偿输出角位移的不足;②在三维可用空间中布置ＳＭＡ丝,增大ＳＭＡ丝的长度,开发了一种ＳＭＡ丝驱动的六足步行机器人,机器人的肢体布局和结构符合仿生学原理,轮廓尺寸为２５ｍｍ＊２５ｍｍ＊２５ｍｍ。并介绍了一种实用该机器人静步态行走的控制策略。     

超弹性NiTi丝力学性能试验研究

本文对NiTi形状记忆合金丝的超弹性性能进行了试验研究,验证其用于被动控制装置的可行性。研究了常温下加载速率、应变幅值、循环次数等加载工况对形状记忆合金的相变应力、耗能能力、变形模量、等效阻尼比及残余应变等力学性能参数的影响规律。试验分析结果表明,NiTi丝具有良好的耗能性能、较大的可恢复变形,是制作被动阻尼器装置的良好材料。为进一步开发新型SMA被动阻尼器奠定了基础。     

基于SMA智能复合棒的新型驱动器研究

提出了一种新型的基于偏心内嵌SMA丝复合弹性棒的驱动器结构,推导了复合弹性棒的三维变形描述方程式,应用SMA丝和弹性棒的界面连续性原理,求解棒和丝的平衡方程式,得到了两者的合力和合力矩,将三维方程应用于SMA丝平行轴线嵌入圆直棒的特定情形,得到二维的简化式,设计和制作了基于新型驱动器的多指机械手,实验结果进一步验证了弹性棒变形理论。     

一种新的超弹性形状记忆合金本构模型

Graesser模型以应力-应变增率形式表述了形状记忆合金(SMA)本构关系,具有形式简单、能反映SMA动态力学特性的优点;但忽略了加载路径对模型参数的影响,造成预测误差.依据超弹性SMA的拉伸试验结果,在Graesser模型基础上提出了改进模型:将滞回曲线分为加荷阶段、卸荷至马氏体逆相变完成阶段、母相弹性卸荷阶段三部分,每部分采用各自的参数.数值模拟比较表明:改进模型能很好地捕捉超弹性SMA在静荷下的应力-应变特征,在一定程度上反映加荷速率对其滞回性的影响,且较Graesser模型具有更高的预测精度.     

镍钛形状记忆合金与不锈钢异种材料焊接的研究进展

镍钛形状记忆合金(nickel titanium shape memory alloys,Ni-Ti SMA)因具有超弹性和生物相容性而广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。为了满足越来越高的应用要求,Ni-Ti SMA与其他材料的连接成为研究的热点。针对Ni-Ti SMA与不锈钢焊接中的关键问题进行了综述,总结了熔焊、压力焊和钎焊等方法的研究进展,比较了不同焊接方法对焊接结果的影响。分析了Ni-Ti SMA与不锈钢焊接接点的微观结构和断裂特征,并指出抑制金属间化合物的形成是Ni-Ti SMA与不锈钢成功焊接的关键,固态焊更有利于抑制金属间化合物的形成。     

SMA薄罩面层的潜在应用

SMA自从1991年在美国应用以来,几乎所有的混合料公称最大粒径均为12．5mm和19.0mm,然而,细SMA（公称最大粒径为4．75mm和9、5mm的SMA）也存在很多的优点。通过对所设计的细SMA与常用SMA（大公称最大粒径）性能的对比,表明细SMA可以用来铺设更薄的面层,具有很好的嵌挤作用、抗车辙能力、在相同空隙率条件下,有更好的防渗性能和耐久性;细SMA对于薄罩面层来说作为预防性养护计划的一部分是一个可行的选择。     

储罐外防腐层机械化维修工艺研究

探索一种新的储罐外防腐层维修工艺,替代国内目前人工吊篮作业或搭脚手架人工施工作业的施工工艺,解决人工施工防腐层涂敷质量不稳定,人工高空作业安全风险大等问题,降低对喷漆工带来职业健康危害。通过对防腐工艺及装备的研究,经过专家论证、查验标准和现场试验,表明可采用高压水射流作业进行储罐表面外防腐层除锈,并且使用多功能爬壁机器人完成对罐体外防腐层的涂敷施工。     

Fractal Characteristics of Dry Sliding Surfaces Based on 3-D Measurements

3-D surface morphology measurements of compact graphite irons were used to analyze the fractal characteristics of the surfaces to relate the dry sliding surface morphology to the fractal dimension. The measurements show that the fractal dimensions (Df) of the sliding surfaces vary from1 to 2 and are closely related to the surface morphologies. Increasing depths of grooves or pits increases the Df values, At the same time, increasing densities of the grooves also causes the Df values to increase. The data can be used to discuss relationship between Df and the friction coefficient as well as the wear rate.     

粘弹基形状记忆合金复合梁的弯曲

用有限元法对环氧基形状记忆合金复合梁的弯曲问题进行了建模和分析，并通过实验验证了理论分析结果，研究发现，由热粘弹性分析得到的结果与实验结果吻合较好，而由热弹性分析得到的结果与实验结果差异较大，由此说明，对于环氧基SMA复合材料，由于激活SMA时温度对环氧基体的影响较大，适合于用热弹性理论精确分析其整体响应。     

SCTE: RCS prediction system for complex target and interaction with environment

A RCS prediction system named SCTE (Scattering from Complex Target and Environment) for calculating high-frequency electromagnetic scattering from complex target within complex environment is presented. The scattering body is described by Computer-Aided-Design (CAD) representations in which the complex body is modeled as NURBS (Non-Uniform Rational B-spline) surfaces. The complex environment (rough surface of sea or ground) is also carefully considered by using fractal function. Scattering fields are calculated by using physical optics and the equivalent currents methods. There is a good agreement between the present results and that from measurements which demonstrates the accuracy of this system. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China Biography: CAO Qin-feng (1972-) male, Ph.D. candidate.     

混凝土梁智能自修复试验与研究

利用形状记忆合金的形状记忆效应和受限回复产生较大驱动力的特性以及胶粘剂对裂缝的填充、修复特性,研究了一种智能自修复混凝土梁.通过试验验证了智能混凝土梁的自修复能力,并对智能混凝土梁的修复机理进行了分析.试验结果表明:裂缝产生后,胶粘剂从修复纤维管中渗入裂缝;通电加热改变形状记忆合金温度而使其对梁施加回复力,裂缝闭合.修复后的试样再次加载时,其开裂荷载提高,修复后的裂缝未再次开裂,而在试件中出现了新的裂缝.     

自保护药芯焊丝中固氮机制的研究

在ＣａＦ２－ＴｉＯ２－ＭｇＯ渣系自保护药芯焊丝缝中，可采用固氮元素钛达到消除氮气孔的目的，在不同氮含量水平下，通过热力学方法计算防止氮气孔的最佳钛量结构表明：大致０．１１ｗｔ％的钛量即可防止焊缝中出现氮气孔。     

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     

Microbionic and peristaltic robots in a pipe

A microbionic and peristaltic robot that simulates the motion of an earthworm to move within a micropipe is proposed. The robot consists of three flexible units. Each unit is composed of two plates connected with three shape memory alloys (SMA) 120° apart, the rubber gasbag around the SMA wires inflated with air inside. Each unit corresponds to a segment of an earthworm, and the SMA and rubber gasbag have the same functions as the cricoid and longitudinal muscles of the earthworm. A control system is designed to fulfill the control of the three flexible units motions, such as stretching, shrinking and bending, so the microrobot can walk forward and backward, and choose the direction.     

镍钛合金加强梁的有限元法

就含镍钛合金丝的梁的静力及动力问题，描述了镍钛合金丝与玻璃纤维树脂基体的相互作用，进行了镍钛合金丝和加强梁受温度、外载作用下力学行为的分析，并给出形状记忆合金复合材料的有限元分析方法     

SMA驱动的模块化仿人手指设计与研究

采用模块化的欠驱动手指结构设计,形状记忆合金丝作为驱动器,永磁铁装置提供预拉紧和复位功能,使得SMA驱动器的输出力比弹簧预紧提高了6 N以上.通过驱动位移放大滑轮,使SMA驱动器的输出位移增大了2.1倍.最后,通过3D打印技术打印手指模型并组装了单根手指,实现了对日常用品的抓取操作.本研究有效解决了SMA驱动器驱动位移小、预拉伸和输出力相矛盾的问题,为形状记忆合金材料作为仿生驱动装置的应用提供了设计思路.     

仿蚯蚓蠕动微机器人及控制系统

在研究蚯蚓运动机理的基础上,提出一种适用于微小软管移动的仿蚯蚓蠕动式微机器人,该机器人分为三个柔性单元体,每个柔性单元体主要由一对绝缘板,两板之间相连的三根形状记忆合金元件,充入空气将ＳＭＡ等加以封闭的橡胶囊组成。在ＳＭＡ的形状记忆效应和橡胶气囊的综合作用下,柔性单元体可实现蚯蚓了相类似的运动,从而实现微机器人蠕动式前进。     

分形在水文水资源水环境中的应用研究与展望

较系统的论述了当前分形理论在水文水资源水环境中的应用,主要有:水文现象中分形特征的分析计算;分形在水文水资源评价、分类当中的应用;分形在水文水资源水环境的预测中的应用。总结了分形理论在水文中应用存在的问题:分形特征分析较多,但应用到评价、分类中较少,特别是在水文预测上应用较少。提出了未来研究的展望:将分形理论应用到评价、预测中,并加强分形理论与其它理论、方法的比较和结合,为水文评价、预测提供一种新思路。