形狀記憶合金具有相變溫度低、輸出應力高、能耗小、驅動電壓低、可恢復應變大、生物相容性好等特性.隨著形狀記憶合金制備技術的進一步發(fā)展,有學者提出將功能梯度形狀記憶合金材料用于微機電系統(tǒng)等智能微結構,將使其具有更優(yōu)良的特性.因此開展機電多場耦合功能梯度形狀記憶合金微結構的非線性自由振動特性研究具有重要研究價值.論文基于馮卡門幾何非線性理論,綜合考慮靜電力和分子間作用力的影響,考慮尺寸效應,基于修正偶應力理論,建立兩端固定的功能梯度形狀記憶合金微梁模型,對功能梯度形狀記憶合金微梁相變前后的機電耦合非線性自由振動問題進行深入研究,分析了尺寸效應參數、幾何結構參數和相變參數等對功能梯度形狀記憶合金微梁自由振動特性的影響. 

【文章來源】：固體力學學報. 2020,41(03)北大核心CSCD

【文章頁數】：13 頁

【部分圖文】：

微梁模型

由圖1(b)可知因可動電極上極板是功能梯度形狀記憶合金材料,其物理中平面與幾何中性面并不重合.研究表明采用物理中性面可以避開FGM結構中的彎曲-拉伸耦合因素.因此,本文中w、u均表示物理中性面的位移分量(z=z0).其中,z0是物理中性面原點在幾何中平面坐標系的z坐標,Ef是FG-SMA微梁的等效彈性模量.

體相變,產生相變應變,達到某一溫度奧氏體會完全轉變成馬氏體(M),在相變過程中產生的相變應變最大值被稱為最大相變應變,一般而言NiTi形狀記憶合金最大相變應變取0.032[43],但是由碳化硅(SiC)材料和鎳鈦(NiTi)形狀記憶合金材料復合而成的FG-SMA微梁,最大相變應變取值會隨著梯度參數n的變化而變化.圖3是在不同的最大相變應變下,FG-SMA微梁非線性自由振動頻率和動態(tài)吸合失穩(wěn)電壓的變化情況,可以看出,NiTi形狀記憶合金發(fā)生馬氏體相變以后,由于微梁剛度降低,FG-SMA微梁非線性自由振動頻率和動態(tài)吸合失穩(wěn)電壓變小;且隨著最大相變應變的增大,FG-SMA微梁非線性自由振動頻率和動態(tài)吸合失穩(wěn)電壓均變小.2.3 尺寸效應參數

【參考文獻】：
期刊論文
[1]NiTi形狀記憶合金熱-力耦合循環(huán)變形行為宏微觀實驗和理論研究進展[J]. 康國政,于超,闞前華.  固體力學學報. 2015(06)
[2]功能梯度形狀記憶合金細觀力學本構模型[J]. 薛立軍,兌關鎖,劉兵飛.  工程力學. 2014(02)
[3]功能梯度形狀記憶合金梁純彎曲的理論分析[J]. 薛立軍,兌關鎖,劉兵飛.  機械工程學報. 2012(22)
[4]形狀記憶合金力學特性的細觀力學分析[J]. 王足,朱玉萍,兌關鎖,崔海寧.  北京交通大學學報. 2008(01)

博士論文
[1]功能梯度形狀記憶合金熱—力學性能研究[D]. 薛立軍.北京交通大學 2014



本文編號：3105283