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相似文献
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1.
形状记忆合金具有相变温度低、输出应力高、能耗小、驱动电压低、可恢复应变大、生物相容性好等特性。随着形状记忆合金制备技术的进一步发展,有学者提出将功能梯度形状记忆合金材料用于微机电系统等智能微结构,将使其具有更优良的特性。因此开展机电多场耦合功能梯度形状记忆合金微结构的非线性自由振动特性研究具有重要研究价值。本文基于冯卡门几何非线性理论,综合考虑静电力和分子间作用力的影响,考虑尺寸效应,基于修正偶应力理论,建立两端固定的功能梯度形状记忆合金微梁模型,对功能梯度形状记忆合金微梁相变前后的机电耦合非线性自由振动问题进行深入研究,分析了尺寸效应参数、几何结构参数和相变参数等对功能梯度形状记忆合金微梁自由振动特性的影响。  相似文献   

2.
形状记忆合金具有相变温度低、输出应力高、能耗小、驱动电压低、可恢复应变大、生物相容性好等特性。随着形状记忆合金制备技术的进一步发展,有学者提出将功能梯度形状记忆合金材料用于微机电系统等智能微结构,将使其具有更优良的特性。因此开展机电多场耦合功能梯度形状记忆合金微结构的非线性自由振动特性研究具有重要研究价值。本文基于冯卡门几何非线性理论,综合考虑静电力和分子间作用力的影响,考虑尺寸效应,基于修正偶应力理论,建立两端固定的功能梯度形状记忆合金微梁模型,对功能梯度形状记忆合金微梁相变前后的机电耦合非线性自由振动问题进行深入研究,分析了尺寸效应参数、几何结构参数和相变参数等对功能梯度形状记忆合金微梁自由振动特性的影响。  相似文献   

3.
在形状记忆合金(SMA)复合材料研究中,相变特性的研究是一个主要的工作.基于Eshelby的等效夹杂模型和Mori和Tanaka的场平均法,考虑到SMA材料的强物理非线性,发展了增量型的等效夹杂模型(IncrementalEquivalentInclusionModel).考虑在某一温度循环条件下讨论形状记忆合金短纤维增强的铝基复合材料在热载下的相变行为.特别研究了SMA短纤维复合材料在变温过程中纤维几何尺寸、体积分数等参数对SMA复合材料的相变行为和SMA内残余应力等的影响.这些工作对于指导材料设计和了解SMA复合材料热机械特性是颇有意义的.  相似文献   

4.
SMA短纤维复合材料的热胀系数和相变应变系数   总被引:4,自引:0,他引:4  
基于Eshelby的等效夹杂模型、Mori和Tanaka的场平均法,考虑到形状记忆合金(SMA)的强物理非线性,发展了增量型的等效夹杂模型(Incremental Equivalent Inclusion Model)。讨论了SMA短纤维增强的铝基复合材料的热胀系数和相变应变系数。特别研究了SMA短纤维复合材料纤维几何尺寸和体积分数等参数对SMA复合材料的热胀系数和相变应变系数的影响。这些工作对于指导材料设计和了解SMA复合材料热机械特性是非常有意义的。  相似文献   

5.
王健  沈亚鹏 《力学学报》2000,32(2):180-190
在形状记忆合金(SMA)复合材料研究中,相变特性的研究是一个主要的工作。基于Eshelby的等效要模型和Mori和Tanaka的场平均法,考虑到SMA材料的强物理非线性,发展了增量型的等效夹杂模型(IncrementaIEquivalentInclusion Model)。考虑在某一温度循环条件下讨论开关记忆合金短纤维增强的铝基复合材料在热载下的相变行为。特别研究了SMA短纤维复合材料在变温过程  相似文献   

6.
耐磨TiNi形状记忆合金设计准则的有限元研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
采用有限元方法模拟微突体在TiNi形状记忆合金表面的压入过程,研究了伪弹性应变、伪弹性模量和相变启动应力等参数对TiNi合金抗磨性能的影响,并初步确立了TiNi形状记忆合金耐磨材料设计准则.结果表明:伪弹性应变对TiNi形状记忆合金摩擦学性能的影响最显著;就TiNi形状记忆合金耐磨材料的设计而言,应当强调提高伪弹性应变、降低伪弹性模量、增加相变启动应力;同时满足上述3方面要求的TiNi形状记忆合金的耐磨特性最优.  相似文献   

7.
提出一种基于材料相变的穿孔型带隙可调声子晶体结构.其结构形式为含缝隙的形状记忆合金和环氧树脂的组合体,通过温度变化诱发相变引起的形状记忆合金材料性质的变化,实现声子晶体的带隙变化;通过合理布置缝隙与形状记忆合金相变材料的位置,实现声子晶体带隙性质的可调设计.基于有限元方法,建立了可调声子晶体的分析模型,分析了形状记忆合金的填充分数以及相变等对带隙性能的影响规律.分析结果表明,通过合理设计微结构形式,材料相变可实现带隙位置和宽度的调节,同时可实现特定频段内带隙的有无.  相似文献   

8.
形状记忆合金纤维复合材料的等效力学行为   总被引:1,自引:0,他引:1  
在Aboudi提出的胞元模型以及Liu等建立的形状记忆合金的本构模型的基础上,由Legendre多项式,假设每个子胞元的位移场、应变场和应力场,再由子胞元间交界面的应力连续条件和外荷载边界条件推导出基体为弹塑性材料的形状记忆合金纤维复合材料的胞元模型;模拟了呈周期对称的形状记忆合金纤维复合材料受轴向单向拉伸、横向拉伸和横向剪切荷载作用下的等效力学行为,与有限元解进行了比较,结果基本一致。与有限元法比较起来,本文推导出的形状记忆合金纤维复合材料的胞元模型更具高效性。  相似文献   

9.
形状记忆合金力学行为与应用综述   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文对形状记忆合金的特性、本构模型及其在不同领域中的应用进行了综述。分析了形状记忆合金材料和力学特性及其在智能结构中的应用。介绍了现有微观、介观和宏观本构模型描述形状记忆合金热力学行为的方法和特点。详细阐述了形状记忆合金在不同领域的应用现状,特别总结了结构优化技术在提升智能结构性能方面的应用,分析了当前形状记忆合金研究中存在的问题,并对其在智能结构中的关键技术与未来发展方向进行了探讨。  相似文献   

10.
超弹性形状记忆合金管单向拉伸试验的数值模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
胡振东  孙庆平 《力学季刊》2005,26(3):389-392
NiTi形状记忆合金具有很强的超弹性行为,这种超弹性行为是由于材料在应力作用下发生可逆的马氏体相变所引起。最近Sun和Lee^[4]在NiTi形状记忆合金管单向拉伸试验中观测到,应力诱导马氏体相变具有螺旋带状的形貌特征,本文对此作了数值模拟研究。采用包含应变软化效应的三线性本构关系,建立了NiTi形状记忆合金管的三维有限元模型。通过迭代计算,成功地再现了试验中所观察到的螺旋状相变带从形成到长大的全过程。数值计算结果表明,产生这一独特现象的力学机制,在于NiTi形状记忆合金管在拉伸状态下出现的局部变形失稳极其传播。  相似文献   

11.
The smart composite materials reinforced by SMA show a high performance and special deformation behavior. The thermomechanical constitutive formulas of the composites are derived by means of Eshelby's equivalent inclusion method and Mori-Tanaka's mean field concept. The interaction between the inclusion and crack and toughening mechanism are considered and the energy release rate of a crack in the smart composite is calculated. This work shows that there are the multiple mechanisms contributing to the toughening of the smart composite materials reinforced by SMA.This project is supported by the National Natural Science Foundation of China.  相似文献   

12.
Shape memory alloys (SMAs) are increasingly becoming a topic of research in the area of smart materials. In this study, the design and analysis of a SMA reinforced joint is presented to elucidate the contribution of the active composite layer to the reduction of stress concentrations in the adhesive layer. Basic thermo-mechanical properties of the SMA are obtained by micromechanics. The forces and moments at the joint edges are obtained by incorporating the thermo-mechanical effect of the active composite layer within the joint. Further, an analytic model based on the first-order shear deformation theory was employed to conduct stress analyses of this joint system. The state-space method was utilized to obtain the final analytic solutions, including the peel and shear stresses in the adhesive layer. Detailed numerical analyses are conducted. The results confirm that the active composite layer significantly reduces stress concentrations at the joint edges.  相似文献   

13.
An analytical procedure to evaluate the behavior of shape memory alloy (SMA) composite under hygrothermal environment is presented. The SMA wires are considered as inclusions embedded in a homogeneous matrix medium of the composite. The inhomogeneity associated with the phase transformation and thermal strains in the SMA wire as well as the hygrothermal strain in the matrix is homogenized using Eshelby’s equivalent inclusion method. In the present work, a similar approach adopted for SMA composites by Marfia and Sacco [Marfia, S., Sacco, E., 2005. Micromechanics and homogenisation of SMA-wire-reinforced materials. J. Appl. Mech. 72 (2), 259–268.] is considered in order to validate the response of SMA composite subjected to thermo-elastic strain field. However, in the present approach, certain modifications and new derivations for the inelastic strain tensors is carried out. First, the constitutive laws for the SMA wire and matrix are expressed in terms of the average strain in the composite. The evolutionary equations used to characterize the pseudoelastic (PE) behavior of the SMA wire are redefined in terms of the eigen strains (phase transformation and thermal strains) occurring in the SMA wire, which are then expressed in terms of the average strain in the composite. Further, the SMA composite constitutive law under coupled hygro-thermo-elastic strain fields is proposed. The generic homogenized hygric and thermal inelastic composite tensors required for the proposed hygro-thermo-elastic constitutive law are derived. Finally, the SMA composite lamina is characterized using Eshelby’s equivalent inclusion method. Using the proposed modifications and derivations, the analytical results are validated for the case of thermo-elastic strain fields and the procedure is then extended to evaluate the SMA composite behavior under hygro-thermo-elastic strain fields. The results include the effect of thermo-elastic and hygro-thermo-elastic strains on the transformation stresses and the nature of hysteresis due to hygric and thermo-elastic strains.  相似文献   

14.
机敏材料和机敏结构的力学分析   总被引:19,自引:4,他引:15  
王晓明  沈亚鹏 《力学进展》1995,25(2):209-222
机敏材料是一种具有传感和执行的双重功能的功能材料,它无需外界的帮助,而本身就可以在电、磁、热、机械运动、光、声、化学、流变等等性能中的几项之间产生耦合行为,当机敏材料和具体结构形式结合在一起时便构成了机敏结构。本文重点介绍了比压电体更为一般化的线性电磁热弹性固体的一些基本理论,综述了压电体的材料力学分析以及压电体在机敏结构控制中的力学行为分析。最后则简略讨论了其它机敏材料中的力学分析。  相似文献   

15.
由于具有良好的结构、力学性能,复合材料层合板在现代飞行器上大量应用;而压电复合材料,作为一种新兴的智能材料,由于其独特的力电耦合性能得到了人们更多的关注。本文研究含有压电片的复合材料梁和板在电场作用下的变形控制问题。基于经典的梁理论和层合板理论,分别研究了下列问题:(1)双压电片布置的悬臂梁的变形;(2)含有压电层的层合板变形控制问题;(3)含有一对压电片的层合板的变形控制问题。针对上述问题,分别给出了理论解和数值解,并进行了相关讨论分析。结果表明压电材料可对结构进行精确控制,因此本文的结果可对复合材料梁和板在电场作用下的变形控制问题提供工程参考。  相似文献   

16.
软体机器人结构机理与驱动材料研究综述   总被引:6,自引:0,他引:6  
软体机器人是一类新型机器人,具有结构柔软度高,环境适应性好,亲和性强,功能多样等特点,有着十分广阔的研究和应用前景.智能材料在软体机器人结构设计及实际应用中扮演了重要的角色,其特殊的驱动机制极大拓展了软体机器人的功能.介绍了软体机器人的发展和研究现状,按其应用场合及功能总结了几种典型的软体机器人.从仿生机理的角度,介绍了蠕虫、弯曲爬行虫、鱼类游动等几类仿生运动机理以及其相应的软体机器人.还按不同驱动类型将软体机器人归纳为气动、形状记忆合金、离子交换聚合物金属复合材料、介电高弹体、响应水凝胶、化学燃烧驱动等类型.介绍了软体机器人的制作方法与工艺,分析了目前软体机器人研究的主要挑战,提出对未来研究的展望.  相似文献   

17.
We develop in this paper a comprehensive micromechanical model for the analysis of thin smart composite grid-reinforced shells with an embedded periodic grid of generally orthotropic cylindrical reinforcements that may also exhibit piezoelectric properties. The original boundary value problem which characterizes the thermopiezoelastic behavior of the smart shell is decoupled via the asymptotic homogenization technique into three simpler problems the solution of which permits the determination of the effective elastic, piezoelectric and thermal expansion coefficients. The general orthotropy of the constituent materials is very important from the practical viewpoint and it renders the resulting analysis a lot more complicated. In Part II of this work the model is applied to the analysis of several practically important examples including cylindrical reinforced smart composite shells and multi-layer smart shells.  相似文献   

18.
IntroductionWiththedevelopmentofinformationindustryandtheapearanceofsmartmaterialsandsmartstructures,itbecomesmoreandmoreimpo...  相似文献   

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