形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析.pdf

1、形狀記憶合金（Shape Memory Alloy, 簡(jiǎn)稱SMA）是指具有一定初始形狀的合金在低溫下經(jīng)塑性形變并固定成另一種形變后，當(dāng)加熱到某一臨界溫度以上時(shí)又可以恢復(fù)到初始狀態(tài)的一類合金。其優(yōu)良特性：形狀記憶效應(yīng)(Shape Memory Effect，簡(jiǎn)稱SME)與相變偽彈性。SMA集感知和驅(qū)動(dòng)于一體，通過(guò)加熱和冷卻可使SMA材料/結(jié)構(gòu)具有感知、判斷、執(zhí)行和自適應(yīng)的能力。根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研，形狀記憶合金螺旋彈簧因能輸出較大的力、較大的驅(qū)動(dòng)

2、位移等優(yōu)點(diǎn),使其在微型機(jī)器人及微驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等領(lǐng)域具有獨(dú)特的應(yīng)用前景。因此，對(duì)SMA螺旋彈簧力學(xué)特性和SMA驅(qū)動(dòng)器的研究，有助于促進(jìn)SMA材料在工程中更廣泛的應(yīng)用。
　　 論文的主要研究工作：
　　 1)通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外研究成果的收集，以及對(duì)SMA的特性及SMA驅(qū)動(dòng)器的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并分別從宏觀和微觀兩個(gè)角度對(duì)SMA的形狀記憶特性進(jìn)行研究。
　　 2)在Brinson形狀記憶合金一維本構(gòu)模型及前人研究的基礎(chǔ)上，并結(jié)合

3、普通彈簧的計(jì)算公式，得到了SMA螺旋彈簧驅(qū)動(dòng)元件的負(fù)載、溫度和變形量之間關(guān)系的力學(xué)方程。
　　 3)在對(duì)SMA螺旋彈簧力學(xué)特性分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其設(shè)計(jì)方法進(jìn)行對(duì)比，并給出了SMA圓柱拉伸、壓縮彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程。
　　 4) 設(shè)計(jì)并制作了用于測(cè)試SMA螺旋彈簧力學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)裝置。首先，采用電加熱的方式，對(duì)NiTi-SMA拉伸和壓縮彈簧的力學(xué)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析；其次，把所得到的SMA螺旋彈簧力學(xué)方程在MATLAB7.0中進(jìn)行仿