形狀記憶合金驅動器的設計與實驗分析.pdf

1、形狀記憶合金（Shape Memory Alloy, 簡稱SMA）是指具有一定初始形狀的合金在低溫下經塑性形變并固定成另一種形變后，當加熱到某一臨界溫度以上時又可以恢復到初始狀態(tài)的一類合金。其優(yōu)良特性：形狀記憶效應(Shape Memory Effect，簡稱SME)與相變偽彈性。SMA集感知和驅動于一體，通過加熱和冷卻可使SMA材料/結構具有感知、判斷、執(zhí)行和自適應的能力。根據文獻調研，形狀記憶合金螺旋彈簧因能輸出較大的力、較大的驅動

2、位移等優(yōu)點,使其在微型機器人及微驅動系統(tǒng)等領域具有獨特的應用前景。因此，對SMA螺旋彈簧力學特性和SMA驅動器的研究，有助于促進SMA材料在工程中更廣泛的應用。
　　 論文的主要研究工作：
　　 1)通過對國內外研究成果的收集，以及對SMA的特性及SMA驅動器的研究現狀進行分析，并分別從宏觀和微觀兩個角度對SMA的形狀記憶特性進行研究。
　　 2)在Brinson形狀記憶合金一維本構模型及前人研究的基礎上，并結合

3、普通彈簧的計算公式，得到了SMA螺旋彈簧驅動元件的負載、溫度和變形量之間關系的力學方程。
　　 3)在對SMA螺旋彈簧力學特性分析的基礎上，對其設計方法進行對比，并給出了SMA圓柱拉伸、壓縮彈簧的設計計算過程。
　　 4) 設計并制作了用于測試SMA螺旋彈簧力學特性的實驗裝置。首先，采用電加熱的方式，對NiTi-SMA拉伸和壓縮彈簧的力學特性進行實驗分析；其次，把所得到的SMA螺旋彈簧力學方程在MATLAB7.0中進行仿