本文關(guān)鍵詞：超彈性形狀記憶合金混雜復(fù)合材料振動(dòng)特性研究

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【摘要】：作為一種智能材料,形狀記憶合金(簡稱SMA)因其具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性、高阻尼等眾多優(yōu)良的特性而被廣泛的應(yīng)用在在機(jī)械、航天、土木以及醫(yī)療電子等領(lǐng)域。相比其他阻尼材料,SMA很容易埋入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部,具有很強(qiáng)的復(fù)合能力。因此可以將超彈性SMA與復(fù)合材料相結(jié)合形成SMA復(fù)合材料結(jié)構(gòu)用于減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。本文基于超彈性SMA絲的力學(xué)試驗(yàn)及其本構(gòu)模型,主要研究了超彈性SMA單自由度系統(tǒng)振動(dòng)模型以及超彈性SMA對(duì)復(fù)合材料懸臂梁振動(dòng)特性的影響規(guī)律。在對(duì)SMA基本特性總結(jié)歸納的基礎(chǔ)上,對(duì)超彈性NiTi合金絲進(jìn)行了力學(xué)性能試驗(yàn),研究了循環(huán)次數(shù)、加載速率、應(yīng)變幅值等因素對(duì)超彈性Ni Ti合金絲滯回曲線和力學(xué)參數(shù)的影響,為后續(xù)模型建立提供基礎(chǔ)。建立了超彈性SMA簡化折線恢復(fù)力模型,對(duì)模型進(jìn)行了數(shù)值求解,并將結(jié)果與試驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比,模型仿真結(jié)果較好。然后,在此模型基礎(chǔ)上建立了超彈性SMA單自由度系統(tǒng)振動(dòng)模型,對(duì)方程進(jìn)行了數(shù)值求解,分析了超彈性SMA對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)特性的影響,加入超彈性SMA后對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)有顯著的抑制效果。利用ANSYS軟件建立了復(fù)合材料懸臂梁有限元模型并對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析,求解得到復(fù)合材料懸臂梁的固有頻率以及模態(tài)振型。對(duì)含超彈性SMA和不含超彈性SMA的復(fù)合材料懸臂梁的求解結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明超彈性SMA的加入對(duì)懸臂梁的固有頻率和剛度影響不大。利用LMS振動(dòng)測(cè)試設(shè)備對(duì)含有超彈性SMA的復(fù)合材料懸臂梁進(jìn)行了模態(tài)測(cè)試,得到了復(fù)合材料懸臂梁準(zhǔn)確的固有頻率和模態(tài)阻尼比,驗(yàn)證了有限元分析的正確性。對(duì)比了不同數(shù)量以及不同預(yù)應(yīng)變超彈性SMA絲對(duì)復(fù)合材料懸臂梁的固有頻率和模態(tài)阻尼比的影響。對(duì)超彈性SMA復(fù)合材料懸臂梁進(jìn)行了振動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)。分析了復(fù)合材料懸臂梁在加入超彈性SMA前后測(cè)試得到的頻響函數(shù),低頻段內(nèi)振動(dòng)峰值降低,高頻段內(nèi)振動(dòng)幅值略有增加,因此超彈性SMA在低頻時(shí)具有更好的減振效果。研究了超彈性SMA數(shù)量以及超彈性SMA預(yù)應(yīng)力大小對(duì)復(fù)合材料懸臂梁減振效果的影響。在ANSYS中,分析了在簡諧激勵(lì)下不同數(shù)量、不同埋入位置、不同角度、不同預(yù)應(yīng)力的超彈性SMA對(duì)復(fù)合材料懸臂梁的位移響應(yīng)特性的影響規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：超彈性 形狀記憶合金 復(fù)合材料 懸臂梁 振動(dòng)特性
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG139.6;TB33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究的目的和意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 形狀記憶合金混雜復(fù)合材料的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 形狀記憶合金在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制方面的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文的主要研究工作15-16
• 第2章 超彈性形狀記憶合金力學(xué)性能試驗(yàn)16-28
• 2.1 SMA材料基本特性16-19
• 2.1.1 形狀記憶效應(yīng)16-17
• 2.1.2 超彈性特性17-18
• 2.1.3 高阻尼特性18-19
• 2.1.4 其他特性19
• 2.2 超彈性SMA絲力學(xué)性能試驗(yàn)19-21
• 2.2.1 試驗(yàn)材料與裝置19-20
• 2.2.2 試驗(yàn)方案20
• 2.2.3 試驗(yàn)參數(shù)20-21
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析21-27
• 2.3.1 循環(huán)次數(shù)對(duì)超彈性SMA絲力學(xué)性能的影響21-23
• 2.3.2 應(yīng)變幅值對(duì)超彈性SMA絲力學(xué)性能的影響23-25
• 2.3.3 加載速率對(duì)超彈性SMA絲力學(xué)性能的影響25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 超彈性SMA本構(gòu)模型及其振動(dòng)系統(tǒng)特性分析28-42
• 3.1 SMA的典型本構(gòu)模型28-31
• 3.1.1 Tanaka、Liang-Rogers及Brinson模型28-30
• 3.1.2 Graesser & Cozzarelli模型30-31
• 3.2 超彈性SMA單自由度系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性分析31-35
• 3.2.1 超彈性SMA單自由度系統(tǒng)振動(dòng)理論31-32
• 3.2.2 超彈性SMA單自由系統(tǒng)的振動(dòng)特性分析32-35
• 3.3 超彈性SMA在簡諧激勵(lì)下的響應(yīng)特性分析35-41
• 3.3.1 超彈性SMA簡化折線恢復(fù)力模型35-38
• 3.3.2 超彈性SMA系統(tǒng)在簡諧激勵(lì)下的位移響應(yīng)計(jì)算38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 超彈性SMA復(fù)合材料懸臂梁模態(tài)分析與測(cè)試42-57
• 4.1 模態(tài)分析基本理論42-43
• 4.2 超彈性SMA復(fù)合材料懸臂梁模態(tài)分析43-48
• 4.2.1 超彈性SMA復(fù)合材料懸臂梁有限元模型的建立43-46
• 4.2.2 超彈性SMA復(fù)合材料懸臂梁模態(tài)求解46-48
• 4.3 超彈性SMA復(fù)合材料懸臂梁模態(tài)測(cè)試48-56
• 4.3.1 模態(tài)測(cè)試的目的48
• 4.3.2 模態(tài)測(cè)試?yán)碚摶A(chǔ)48-49
• 4.3.3 復(fù)合材料懸臂梁模態(tài)測(cè)試的支承方式49-50
• 4.3.4 模態(tài)測(cè)試外加激勵(lì)的選擇50
• 4.3.5 復(fù)合材料懸臂梁模態(tài)測(cè)試的試件制備50-53
• 4.3.6 模態(tài)測(cè)試設(shè)備53-54
• 4.3.7 模態(tài)測(cè)試結(jié)果分析54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第5章 超彈性SMA復(fù)合材料懸臂梁振動(dòng)特性分析57-69
• 5.1 振動(dòng)響應(yīng)理論分析基礎(chǔ)57-58
• 5.2 超彈性SMA復(fù)合材料懸臂梁振動(dòng)響應(yīng)特性分析58-62
• 5.2.1 試驗(yàn)測(cè)試中提取振動(dòng)響應(yīng)的說明58
• 5.2.2 不同數(shù)量超彈性SMA復(fù)合材料懸臂梁頻響函數(shù)對(duì)比58-60
• 5.2.3 不同預(yù)應(yīng)變超彈性SMA絲懸臂梁頻響函數(shù)對(duì)比60-62
• 5.3 超彈性SMA復(fù)合材料懸臂梁瞬態(tài)響應(yīng)分析62-68
• 5.3.1 超彈性SMA數(shù)量對(duì)懸臂梁響應(yīng)特性的影響63-64
• 5.3.2 超彈性SMA埋入位置對(duì)懸臂梁響應(yīng)特性的影響64-65
• 5.3.3 復(fù)合材料鋪層角度對(duì)懸臂梁響應(yīng)特性的影響65-67
• 5.3.4 超彈性SMA預(yù)應(yīng)變大小對(duì)懸臂梁響應(yīng)特性的影響67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 致謝76

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本文編號(hào)：903369