形状记忆合金智能结构

前言

第1章绪论1

1.1智能结构1

1.1.1结构衍变历史1

1.1.2智能材料特点2

1.1.3智能结构定义4

1.2形状记忆合金5

1.2.1宏观力学特性5

1.2.2微观相变机制7

1.2.3SMA发展历程9

1.3SMA智能结构10

1.3.1定义及分类10

1.3.2研制流程12

1.4国内外研究现状15

1.4.1材料性能测试15

1.4.2本构模型表征18

1.4.3驱动器设计22

1.4.4工程应用23

1.5本书内容安排33

参考文献34

第2章SMA材料性能及测试方法47

2.1概述47

2.2相变温度测试47

2.2.1概念及定义47

2.2.2测试方法48

2.2.3测试实例50

2.3基本力学性能测试52

2.3.1概念及定义52

2.3.2测试方法54

2.3.3测试实例56

2.4力学性能衰减测试59

2.4.1概念及定义59

2.4.2测试方法60

2.4.3测试实例61

2.5热处理工艺68

2.5.1消除加工硬化68

2.5.2调节相变温度69

2.5.3改善力学性能70

2.5.4设定初始形状71

2.6小结72

参考文献72

第3章SMA本构模型73

3.1概述73

3.2多相变SMA本构模型73

3.2.1三维本构模型73

3.2.2有限元数值计算及验证80

3.2.3一维本构模型89

3.3考虑循环衰减的一维本构模型92

3.3.1循环衰减特点92

3.3.2衰减控制方程96

3.3.3算例及验证97

3.4拟温度法101

3.4.1拟温度法原理101

3.4.2拟温度法算例103

3.5折线型超弹性本构模型105

3.5.1折线型模型106

3.5.2等价线性化分析107

3.5.3单自由度系统算例108

3.6小结109

参考文献109

附录符号对照表112

第4章SMA驱动器设计理论与方法116

4.1概述116

4.2驱动器分类及特点116

4.2.1恒定载荷驱动器117

4.2.2线性变载荷驱动器117

4.2.3突变载荷驱动器118

4.2.4不同运动输出的驱动器119

4.3驱动器的性能设计121

4.3.1恒定载荷驱动器121

4.3.2线性变载荷驱动器124

4.3.3突变载荷驱动器129

4.4驱动器的寿命预测132

4.4.1失效过程分析133

4.4.2寿命预测模型134

4.4.3试验验证138

4.5小结142

参考文献142

第5章SMA航天压紧释放机构145

5.1概述145

5.2挂钩式压紧释放机构SMA100145

5.2.1设计需求分析145

5.2.2结构方案设计146

5.2.3驱动器设计146

5.2.4试验测试与验证147

5.3分瓣螺母压紧释放机构SMA3600150

5.3.1设计需求分析150

5.3.2结构方案设计151

5.3.3驱动器设计153

5.3.4试验测试与验证154

5.4二级触发压紧释放机构SMA10000158

5.4.1设计需求分析158

5.4.2结构方案设计158

5.4.3驱动器设计160

5.4.4试验测试与验证161

5.5分组滚棒压紧释放机构SMA30000168

5.5.1设计需求分析168

5.5.2结构方案设计168

5.5.3驱动器设计170

5.5.4试验测试与验证171

5.6小结175

参考文献175

第6章SMA航天锁紧机构177

6.1概述177

6.2SMA磁悬浮飞轮锁紧机构177

6.2.1设计需求分析177

6.2.2结构方案设计178

6.2.3驱动器设计179

6.2.4试验测试与验证180

6.3SMA馈源锁紧机构185

6.3.1设计需求分析185

6.3.2结构方案设计185

6.3.3驱动器设计186

6.3.4试验测试与验证187

6.4SMA电机190

6.4.1设计需求分析190

6.4.2结构方案设计191

6.4.3驱动器设计192

6.4.4试验测试与验证194

6.5小结196

参考文献197

第7章SMA减振结构199

7.1概述199

7.2主动变刚度的转子支承结构199

7.2.1设计需求分析199

7.2.2结构方案设计200

7.2.3驱动器设计204

7.2.4试验测试与验证205

7.3拟橡胶金属减振器210

7.3.1拟橡胶金属元件211

7.3.2减振器结构215

7.3.3减振器性能试验215

7.3.4其他SMA阻尼减振结构220

7.4考虑预应力的大阻尼减振器设计223

7.4.1预压缩对SMA减振器特性的影响225

7.4.2考虑预压缩、预拉伸影响的减振器设计229

7.5小结232

参考文献233

第8章SMA强度自适应结构234

8.1概述234

8.2主动阻止裂纹扩展结构234

8.2.1工作原理234

8.2.2结构制作236

8.2.3结构方案设计237

8.2.4试验测试与验证242

8.3均载螺栓249

8.3.1工作原理250

8.3.2结构方案设计252

8.3.3试验测试与验证254

8.4小结259

参考文献259

第9章总结261

9.1研制流程总结261

9.2未来发展趋势270

参考文献271

《形状记忆合金智能结构》以航空航天领域的结构设计需求为背景，通过开展设计需求分析、结构方案设计、材料性能测试、本构模型表征、驱动器设计、结构设计及优化、试验测试与验证、产品工程化等环节，提出和发展了针对形状记忆合金智能结构较完整的基础理论、设计方法及研制流程；同时，给出了形状记忆合金智能结构的工程应用实例，以期进一步推动形状记忆合金智能结构的工程应用。

适读人群 ：本书可作为高等学校航空航天、力学、材料、机械等相关专业的教学用书，也可作为相关领域结构设计科研人员的参考书。

《形状记忆合金智能结构》可作为高等学校航空航天、力学、机械、材料等相关专业的教学用书，也可供相关领域结构设计及科研人员参考。