论文摘要：用于疲劳寿命预测的 SMA本构模型及其工程应用

形状记忆合金（SMAs）具有突出的驱动性能和极高的功率密度，是一种非常有潜力的新型驱动材料，在工程常用于驱动器设计。工程应用的驱动器要求有可靠的使用寿命，然而，现有的驱动器设计理论都不能对 SMA 丝驱动器的疲劳寿命进行预测，迫切需要发展 SMA 丝驱动器疲劳寿命预测模型。另外，目前航天领域使用的火工品压紧释放机构具有冲击、 污染等问题； 步进电机配合减速器使用的驱动装置体积大、 功重比低；而航空领域的石墨封严装置使用寿命还需要进一步延长。本论文正是在上述背景下展开的，本文主要研究内容如下： 1）首先综合 Brinson和 Lagoudas 模型的优点，发展了多相变增量型 SMA一维本构模型，再从典型 SME 循环实验曲线中分析 SME 衰减的规律，对该本构模型进行 SME循环衰减的修正。在修正模型的基础上，对自由型及限位型驱动器的疲劳寿命衰减特点进行分析，发展了两种类型 SMA丝驱动器的疲劳寿命预测模型。 2） 在 SMA一维本构关系的基础上， 进行了三维扩展， 完成了SMA三维本构模型，并编写有限元程序，实现对 SMA 三维构件的有限元分析，最后通过薄壁圆筒的单轴拉伸、纯扭转及梁的三点、四点弯曲试验对该本构模型及有限元程序进行了验证。 3）攻克了SMA丝在航天领域的机构中运用面临的技术难点，设计了 SMA空间压紧释放机构及 SMA 低速大扭矩空间驱动装置，并运用本文发展的 SMA 丝驱动器疲劳寿命预测模型进行了寿命预测，最后通过地面试验对这两个机构进行了验证。 4）针对延长石墨封严使用寿命的问题，提出用SMA超弹性弹簧取代传统线性弹簧的设计方案，并利用基于本文发展的 SMA 三维本构模型的有限元程序，对 SMA 超弹性弹簧进行了分析，最终完成了 SMA超弹性弹簧的设计。 本文发展的 SMA 丝驱动器疲劳寿命预测模型能准确的预测两种类型驱动器的疲劳寿命，对工程应用中的 SMA 丝驱动器疲劳寿命预测有重要参考意义；基于本文发展的SMA三维本构模型的有限元程序， 为工程中 SMA三维构件的有限元分析提供了有力的方法。另外，所研制的 SMA 空间压紧释放机构、SMA 低速大扭矩驱动装置及 SMA 超弹性弹簧石墨封严装置，克服了传统技术中的缺点，在航空航天领域有着巨大的应用潜力。

来源：半壳优胜育转载请保留出处和链接！

本文链接：http://www.87cpy.com/200294.html