基于形狀記憶合金的低沖擊大承載壓緊釋放裝置研究.pdf

1、航天事業(yè)中廣泛應(yīng)用各種壓緊釋放裝置,目前應(yīng)用最多且技術(shù)最成熟的是火工品壓緊釋放裝置。但由于火工品裝置工作時(shí)會(huì)帶來(lái)巨大的火工沖擊及化學(xué)污染,而且無(wú)法重復(fù)使用,在很多新型航天器中已不再適用。因此急需開(kāi)發(fā)非火工品壓緊釋放裝置來(lái)滿足更嚴(yán)苛多變的航天要求。本文以空間可展開(kāi)平面天線的壓緊釋放為應(yīng)用背景,研究低沖擊、大承載、可重復(fù)使用的形狀記憶合金壓緊釋放裝置來(lái)替代火工品。
　　本文首先闡述了形狀記憶合金的材料基礎(chǔ)性能和影響因素,歸納了記憶合金

2、驅(qū)動(dòng)器基本力學(xué)模型,基于Brision的本構(gòu)簡(jiǎn)化模型,推導(dǎo)了自由回復(fù)、恒溫拉伸、約束回復(fù)這幾種情況下的SMA應(yīng)力、應(yīng)變、溫度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。并借助電學(xué)和熱學(xué)理論,推導(dǎo)了記憶合金驅(qū)動(dòng)器的溫度響應(yīng)特性。這些為后續(xù)研究提供理論基礎(chǔ)。
　　根據(jù)SMA作動(dòng)方式的不同,提出了若干設(shè)計(jì)方案,最終選擇了旋轉(zhuǎn)式SMA分離螺母壓緊釋放裝置方案,因?yàn)樵摲桨敢詽L動(dòng)代替滑動(dòng),減少了摩擦損耗,并有兩重增力機(jī)構(gòu),機(jī)械效率高,能更好滿足現(xiàn)有星載電源功率要求。通過(guò)

3、Pro/E建立了該方案的虛擬樣機(jī)模型;并對(duì)其中的鎖緊組件進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,以及基于彈性接觸理論和有限元軟件的接觸分析;借助ADAMS對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真,分析得出了主驅(qū)動(dòng)力矩和觸發(fā)力矩;最后借助ANSYS完成了裝置部件的強(qiáng)度分析。
　　分別對(duì)形狀記憶合金的相變溫度、帶載能力、彈性模量、電阻率等材料性能,以及關(guān)鍵接觸表面的滾動(dòng)摩擦系數(shù)進(jìn)行了測(cè)試;通過(guò)標(biāo)定裝置模擬了螺栓預(yù)緊力與擰緊力矩的對(duì)應(yīng)關(guān)系;研制了基于形狀記憶合金的低沖擊大承