基于形状记忆合金超弹性的减振研究

章介绍了形状记忆合金(SMA)的一种本构关系和一种简单实用的回复力模型及其回复力公式，并对SMA复合梁的减振机理进行了分析和推导。试验结果表明，SMA具有较好的减振效果，是一种优质的减振材料。     

超弹性形状记忆合金简化多维本构模型

建立简单有效的多维本构模型是形状记忆合金(SMA)工程应用的关键问题之一.在NiTi形状记忆合金丝拉伸实验的基础上,根据Brison模型的相变动力学方程,得出了相变应力与加载条件的关系. 借助线性化方法,建立了SMA超弹性简化一维本构模型;基于塑性理论,将马氏体体积分数作为状态变量之一,推导了SMA超弹性简化多维本构模型,应用该模型对超弹性SMA进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较.分析结果表明:理论模型曲线与实验曲线接近,理论模型能够较为准确地模拟形状记忆合金的屈服机制和耗能能力.该本构模型可以用于模拟复杂荷载条件下的SMA超弹性特性.     

CuZnAl形状记忆合金超弹性的研究

研究了不同热处理工艺、晶粒束缚以及工作温度、应力循环、热循环和应力热循 环对 ＣｕＺｎＡｌ合金超弹性的影响。试验结果表明：合金常规淬火获得最佳超弹性的 淬火加热温度为８９０℃，对于所研究的线材试样而言，保温时间与线材直径有关；合 金采用双相区淬火，可获得较好的超弹性，其最佳淬火加热温度为７００℃，保温时间 为１０ｍｉｎ；晶粒束缚影响合金的超弹性，ｇｓ／Ｄ越大，晶粒束缚越小，超弹性越好； 合金的超弹性与工作温度有关，超弹性最佳值是在Ａｆ点以上一段温度范围内．其下限 温度为Ａｆ点以上１７～２２℃。合金在应力循环后出现了循环软化现象而不是循环硬 化现象，应力循环后，相变的熵及焓变降低；热循环和应力热循环均使合金的相变点 提高。     

基于新型形状记忆合金阻尼器的减振研究

基于现有形状记忆合金阻尼器的优点提出了一种新型形状记忆合金阻尼器,描述了它的工作原理并给出了具体构造,适当确定框架结构安装此种阻尼器的数量,用时程分析的方法比较了安装和未安装此种阻尼器的减振效果,说明了形状记忆合金在结构振动控制方面的有效性与适用性．     

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。     

形状记忆合金热力学非线性方程的求解方法

形状记忆合金是近期发展起来的新型功能材料，在土木工程中的应用尚处于起步阶段，该材料的热力学本构方程是一个非线性方程，变量之间相互循环嵌套，给方程的求解带来许多困难，为了使该方程能在工程实际中得以应用，文章提出了一种以马氏体百分数为切入点的求解方法，并进行了实例验算，研究表明该方法简单可行、运算速度快、计算准确，上有广阔的应用前景。     

新形式超弹性形状记忆合金线材力学性能试验研究

超弹性是形状记忆合金(SMA)的重要特性之一.鉴于钢绞线在力学性能上的优势,提出一种新形式的SMA线材--SMA绞线,其目的在于将其埋设到土木工程领域的混凝土构件中.通过试验,主要研究了应变幅值和加卸载循环次数对普通圆截面SMA丝材和SMA绞线的应力诱发马氏体相变应力、残余应变、最大相变应变和耗能能力的影响.研究结果表明,SMA绞线比SMA丝具有更好的力学性能.建议在工程应用中将SMA的线材形式作为一项影响其超弹性力学性能的因素.     

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．     

镍钛形状记忆合金管接头有限元分析

采用三维形状记忆合金相变本构模型预测了镍钛合金的形状记忆行为,进而建立了镍钛形状记忆合金连接钛合金管的轴对称有限元模型,考虑大变形和接触非线性,模拟了镍钛形状记忆管接头的装配过程。结果表明回复力由卸载过程中的自由应变回复以及形状记忆合金升温回复时的应变回复两部分组成。最后,给出了形状记忆合金管接头内径和摩擦系数的优化方法。     

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。     

形状记忆合金阻尼器参数对结构减震效果影响分析

形状记忆合金（SMA）是一种全新的功能性材料,介绍了形状记忆合金的主要特性,建立了形状记忆合金（SMA）阻尼器的热力学平衡方程,阐述了该种阻尼器在结构振动控制中的应用,并通过实验分析了形状记忆合金阻尼器参数对结构非线性地震反应控制效果的影响,分析表明：在相同屈服阻尼力下,随刚度比K增大和屈服位移比λ减小,SMA阻尼器的减振效果增加。     

三元Ti49.2Ni49.3Co1.5形状记忆合金的低频阻尼特性

用动态机械热分析仪在变频、变温、变振幅条件下，对三元Ti49.2Ni49.3Co1.5合金的低频阻尼特性进行了研究，结果表明：三元Ti49.2Ni49.3No1.5合金由于温度和应力的作用发生相变而导致不同的阻尼特性，马氏体相（M）、R相的阻尼高于母相（P），相变过程（多相共存）出现阻尼峰（极大值），同时伴随有对应的弹性模量峰（极小值）；频率和振幅对相变阻尼及马氏体相阻尼影响较大，对母相阻尼影响较小，频率和振幅越高，相变阻尼峰越不明显；合金在升温过程中出现二次相变（M→R→P），M→R的相变阻尼远远高于R→P的相变阻尼。     

SMA伪弹性和形状记忆特性的描述

基于混合物理论,结合Ｔａｎａｋａ的相变描述,给出了小变形、初始各向同性和塑性不可压缩条件下形状记忆合金的三维本构方程。对不同温度下形状记忆合金材料的特性进行了描述,预言了单调及循环加载下的响应和正、反相变行为及其温度影响;动态相变过程对应力响应的影响,高温相下的强度增加等。     

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。     

基于小波变换的非线性阻尼辨识方法研究

根据阻尼、应变、时间三者之间的关系,提出了辨识非线性阻尼的分段线性化小波变换方法。通过对不同特性的阻尼进行仿真和分析,得出了满意的结果,证明了该算法的有效性和准确性。由于在非均匀应力场下得到的阻尼只是一个体积平均值,为了克服这一点,在传统阻尼试验装置的基础上,开发了具有准均匀应力场的梯形等强度梁试件。试验结果表明,所研究的阻尼合金的阻尼能力随着应变的增加而增加,呈现出明显的非线性关系。     

NiTi薄膜对压电陶瓷材料阻尼性能的影响

采用磁控溅射法在压电陶瓷（PZT）基体上沉积形状记忆合金NiTi薄膜,经过600 °C晶化而制备出PZT/NiTi异质复合阻尼材料,采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等观察分析复合阻尼材料的物相组成及异质间的结合状态,并用相位法评价复合材料的阻尼性能.结果表明,PZT/NiTi异质复合阻尼材料的阻尼性能与PZT类似,但在频率为1.1~1.2 kHz时,其内耗曲线中出现了一个稳定平台.     

SMA动作器结构变形的主动控制

根据机翼结构变形控制中主动控制的设计思想和形状记忆合金(SMA)弹簧的特性,设计了一种新型的SMA弹簧动作器,将其应用到机翼骨架结构中.利用ADAMS软件对机翼主动控制进行仿真,对驱动位置进行优化设计.仿真结果表明:该设计实现了机翼骨架结构的主动变形控制,减轻了结构的重量,为无人机的主动控制设计提供了一种新的方法.     

基于实验的TiNi合金塑性本构关系和数值模拟

针对TiNi合金准静态拉伸中的特殊现象,以万能材料试验机(MTS)上所获得的实验数据为基础,结合弹塑性理论,把一种形状记忆合金的本构关系从一维推广到了三维。同时为ABAQUS数值模拟编写了用户子程序UMAT,模拟中观察到了TiNi合金的异常断裂行为,和实验现象保持了良好的一致性,这为形状记忆合金的实验设计提供了理论参考。