形状记忆合金超弹性弹簧的设计.pdfVIP

维普资讯 ／，J2 第 3O卷 第 4期 太 原 理 工 大 学 学 报 Vol30 No 4 1999年 7月 JOURNAL OFTAIYUAN UNIVERSlTY 0F TECHN0L0GY July1999 文 章 编 号 1007—9432(1999)Oa,一041O一03 形状记忆合金超弹性弹簧的设计 -_rj；(7 (太 原理工大学机械 工程学 院) 摘 要 基 于 的模 对形 状 告 M 弹簧 在 超 范 围 了数值 仿 真 ，针 对 NiTi基 夸金 进行 了 SMA 超 弹 性螺 旋 弹 簧 的设 计 。 关键词 些墨血盘盒(sMA) ；兰苎兰 中 图分 类号 TG139．6；TH 135．1 文 献标 识码 A 0 }l 言 1 记忆合金弹簧主要参数及设计公式 SMA具有独特的形状记忆效应和超弹性性质。 图 l为记忆舍金弹簧示意图，其主要几何参数 若将 SMA受载下马氏体逆相变结束温度标 以t 有 ；弹簧丝材半径 r，弹簧平均 圈半径 R，有效 圈数 则当温度 f》 时，加载应力超过弹性极 限，产生非 Ⅳ，圈间隙d，输出位移最大量 一Ⅳ ． 弹性应变后 ，卸载时即使不加热 ，应变也会随着载荷 当弹簧受一轴 向载荷 F时，它所受的最大剪应 非弹性下降，且应力为零时应变也为零 ，呈现迟滞循 力 一K · ． 环效应 ，这一特性称为相变超弹性 。同普通材料加卸 其 中 是 曲度系数 ，为简化讨论 ，文 中取 为单位 载循环相 比，SMA 的上述加卸载循环有许多优 点 量 1，表达式写为 首先 SMA超弹性 的疲劳特性很好 ；其次它可恢复 的应变值很大，一般高于 7 ：由于奥氏体刚度大于 r一 (1) 马氏体刚度，SMA弹性模量随温度升高而增大，使 形状记忆合金剪应力一应变关系为 其在较高温度下仍能保持高弹性模量。所有这些都 使 SMA具有广 阔的应用前景 ，用来设计弹簧是它 r一 一 G(Y— y)+ — ( 一 )．． 3 的主要用途之一。本文介绍依据 y—r 变化关系 ， — 坠(—f。)． (2) 利用 SMA超弹性来设计记忆弹簧的方法 。 3 式中，G为剪切模量 ， E ， ． 一 而 是泊松比，此处取为 3，弹性模量