形状记忆合金（SMA）弹簧动作器的设计研究.pdfVIP

第 11期 机械设计与制造 2008年 11月 Machinery Design Manufacture 17 文章编号：1001—3997(2008)11-0017—02 形状记忆合金(SMA)弹簧动作器的设计研究 于月民 郝俊才 (黑龙江科技学院 数力系，哈尔滨 l50027) DesignandinvestigationontheSMAspringactuator YUYue—min，HAOJun—cai (DepartmentofMathematicsandMechanics，HeilongjiangInstituteofScienceandTechnology，Harbin150027，China) 【摘 要】利用示差扫描热分析(DSC)的方法研究了形状记忆合金(SMa)的相变特性，并对其热力 学}生能进行了测试分析，获得了马氏体和奥氏体状态下的弹}生模量，采用表观设计法设计了形状记忆合 金弹簧动作器，为形状记忆合金弹簧动作器驱动的结构设计和分析提供理论基础。 关键词：形状记忆合金；弹簧动作器；设计 A【bstract】 investigatedthephasechangecharacteristicsofSMAspringbythemethodofDSC． Furthermore，thethermodynamicchraactersiticsofSMAspringWastesttoobtainthemodulusofmarten- sitephaseandaustenitephase，designtheshapememoryalloyspringactuatorbythemethodofpaparent design．Theresultsofstuydprovideatheoreticalfoundationfordesing andanalyssionthestructurewhich drivenbytheshpaeme mory alloyspringactuator． Keywords：Shapememoryalloy；Springactuator；Design 中图分类号：TH12，TG139 文献标识码：A 1引言 其本构关系为： 形状记忆合金(SMA)作为一种功能材料具有形状记忆和超 ；r-To=G(y-To)+ (一 )+ (一 ) V 3 、／3 弹性等特殊性能Ⅲ，在温度激励下，SMA从马氏体结构向奥氏体 式中：下标0—初始状态；r一剪应力；y—剪应变；卜马氏体的体 结构转变的同时长度也发生变化，当形状记忆合金两端约束时， 积分数 ；—温度 ；f卜_相变系数 ；@—热弹性模量 ；G—剪切 会产生很大的回复力，利用这个特性，形状记忆合金作为动作器 弹性模量。 可用于结构的主被动控制等智能控制场合 ，驱动结构变形，这种 fGⅣ TA 功能在宇航、机械和医疗等行业中被广泛应用。形状记忆合金弹 G T--Af,GA= G = 簧是一种有效的主动控制构件，在工程中具有广泛的应用前景。 lG^ TAr 。 。 当它被用作主动变形结构中的驱动元件时，则需要对形状记 在加热过程中剪切弹性模量G可以用以下近似公式表示： 忆合金的热力学性能进行测试。