叶尖间隙智能气动密封技术研究

利用形状记忆合金的特性发展了一种新型压气机叶尖间隙智能密封技术,可以根据发动机工作状态的变化,自适应地控制压气机叶尖间隙。本文介绍了控制叶尖间隙的原理和方案,进行了智能气动密封环的结构设计,并对密封环进行了变形计算与分析。      

不同壁厚的TiNiFe形状记忆合金管接头紧固力的模拟计算

研究不同壁厚的TiNiFe形状记忆合金管接头紧固力随时间变化的定量关系对航空用TiNiFe形状记忆合金管接头有重要的实际工程应用价值。在有关TiNiFe形状记忆合金的力学建模和公式推导的基础上,利用计算机进行软件编程,完成了对TiNiFe形状记忆合金管接头升温过程产生紧固力的计算模拟,得到了TiNiFe形状记忆合金管接头在约束升温状态下紧固力随时间变化的模拟曲线,重点研究了管接头壁的厚度对管接头产生紧固力的影响,并通过具体的实验进行验证。发现管接头的升温逆转变过程很短,壁厚小于2.5mm范围内的管接头的紧固力随着壁厚的增加而增加,几乎成线性关系。     

智能材料与结构及其在智能飞行器中的应用

为了满足民用和军事领域对智能飞行器日益增长的需求,在承载、连接等功能的基础上,具有自诊断、自适应、自控制、自修复等“智能功能”的智能结构应运而生。这一技术的出现显著地推动了航空领域的发展,如利用形状记忆合金作为驱动器驱动指定结构变形可以改变飞行器气动性能,而利用压电材料作为传感器和驱动器对结构进行健康监测和振动噪声控制是当前智能结构研究的重要方向。以此为背景,介绍了南京航空航天大学智能结构研究团队近十年来在智能结构方面的研究进展,以期为智能结构技术的发展与创新提供可以借鉴的思路。     

形状记忆合金在飞行器进气道中的应用研究进展

进气道作为发动机上游的重要气动部件,其性能对整个飞行器的工作效率和运行能力都有着重要影响。本文首先详细阐述了进气道的几何调节需求,指出了传统机械调节方案存在的不足以及形状记忆合金在可调进气道中诱人的应用前景,而后简单介绍了形状记忆合金的基本特性和典型航空应用进展。最后,总结了形状记忆合金在飞行器进气道中的应用情况,重点介绍了美国SAMPSON计划在智能进气道领域所取得的成果。     

一种冷热交变环境下太阳帆应力保持方法

针对冷热交变环境导致太阳帆内部应力剧烈变化的问题,基于形状记忆合金(SMA)弹簧提出了太阳帆的张拉方案和薄膜应力保持恒定的方法,该方法利用形状记忆合金在高低温下的刚度非线性特性,有效补偿薄膜和支撑杆之间的间隙变化,以使薄膜内部应力基本保持恒定。针对六边形构型太阳帆开展了数值仿真,首先建立了太阳帆的热分析模型和力学分析模型,获取了高低温工况下的温度场。然后通过热致变形分析得到薄膜与支撑杆在高低温工况下的间隙变化,据此确定形状记忆合金弹簧的参数。最后对太阳帆在高低温工况下的薄膜内部应力进行了验证。     

形状记忆合金驱动器动态驱动性能研究

对Ni Ti形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)在准静态和动态加热工况下回复应力的变化规律进行了研究,提出了准静态工况下的本构模型迭代算法,该算法可以较好地吻合试验数据。同时阐述了SMA丝作为驱动器时,传统本构模型在动态加热工况下的局限性,并提出了一种简洁高效的平均速率插值算法。该算法能较好计算动态加热工况下SMA丝驱动回复应力,与试验结果相比较,相对误差小于10%。     

形状记忆合金鼓包的挠度控制研究

激波控制鼓包(Shock Control Bump,SCB)是一种被动式的减小激波阻力的方法。针对近年来提到的可变挠度鼓包,提出具有双程记忆效应的形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)鼓包,可以通过控制SMA鼓包的温度改变其挠度,优化SCB的减阻性能。为了达到精确控制挠度的目标,提出了一种基于Preisach理论的温度–挠度迟滞模型。对鼓包进行基于该模型的PID控制,试验结果表明该模型可用于SMA鼓包的挠度控制中,4个目标点的最大相对误差为5.17%,优于无模型的PID控制。     

形状记忆合金(SMA)在机器人夹持器中的应用研究

形状记忆合金具有感温—驱动的特性,将其用作机器人夹持器的驱动元件,可以使夹持器具有结构简单、体积小、重量轻等优点。本文主要研究了SMA驱动元件的控制方式及记忆外形的选取与性能测试,设计了多种SMA弹簧夹持器,通过安装于SCARA机器人上进行垛盘轴孔的装配实验,证明SMA夹持器能很好地完成装配任务。     

镍钛形状记忆合金丝的性能测试分析

从形状记忆合金（ Ｓ Ｍ Ａ）的性能测试和智能材料与结构研究的角度出发，论述了 Ｓ Ｍ Ａ 驱动元件的应力、应变、温度和相变之间的测试关系，并通过分阶段和不同的变量组合，对直径０．５ｍ ｍ 的 Ｎｉ Ｔｉ Ｓ Ｍ Ａ 丝（ Ｎｉ４９．２％ ａｔ Ｔｉ）的基本驱动特性进行了系统的测试分析，测试内容主要集中于相变温度、自由状态下的最大回复应变、约束状态下的回复应力等。结果表明， Ｎｉ Ｔｉ Ｓ Ｍ Ａ 丝的应力应变温度关系呈现出高度的非线性，环境温度和外加应力是影响 Ｎｉ Ｔｉ丝性能的主要因素，外载荷将使相变温度升高；约束回复中，随着约束应变量的增大和温度的升高， Ｎｉ Ｔｉ丝的回复应力也增大。该测试结果为更好地监测和控制 Ｎｉ Ｔｉ Ｓ Ｍ Ａ 的驱动行为、设计 Ｓ Ｍ Ａ 驱动元件提供了参考依据。     

形状记忆合金（SMA）在机器人夹持器的应用研究

形状记忆合金具有感温－驱动的特性，钭其用作机器人夹持器的驱动元件，可以使夹持器具有结构简单、体积小、重量轻等优点。本文主要了ＳＭＡ驱动元件的控制方式及记忆外形的选取与性能测试，设计了多种ＳＭＡ弹簧夹持器，通过安装于ＳＣＡＲＡ机器人上进行垛盘轴孔的装配实验，证明ＳＭＡ夹持器能很好地完好装配任务。