形状记忆合金驱动课件.ppt

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1、形状记忆合金驱动结构设计及控制研究答辩人：何平导师：刘荣副教授本课题以形状记忆合金驱动系统为研究对象，通过对形状记忆合金本构关系的建模，提出了利用PLC控制系统实现驱动过程的恒力控制，可以有效改善回复变形过程中应力的非线性变化行为，实现对应力的精确控制，提高系统的响应精度。在此基础上研究两种类型的驱动器和控制措施，使得形状记忆合金驱动器即提高了响应速度和精度，又有效地改善了驱动器系统的稳定性。课题研究的意义SMA及其驱动器在各个领域中的应用形状记忆合金驱动结构设计一维本构关系分析及试验研究形状记

2、忆合金控制研究课题研究意义随着历史的发展和科技水平的进步，普通材料在很多应用领域已经不能达到所要求的结构使用功能，另外，普通材料由于本身存在某些性能缺陷，在长时间使用过程中容易受到外界环境的影响导致材料结构性能发生退化，威胁着人类的生存和发展，因此，在上个世纪80年代，智能材料结构的新概念被引入到了科技研究领域，随后获得了越来越多的关注和应用。随着人们对SMA性能研究的深入和SMA材料在各个领域的应用越来越广，SMA驱动器的研制和SMA驱动控制技术的研究尤为重要。现今对SMA驱动器及控制技术的研究

3、已经有一定进展，但这些控制在准确控制及动态性能等方面还存在一定的缺陷，为了获得更加优质，更加符合工程实际等方面的控制，对SMA驱动器进行控制技术研究是非常有必要的。机械工程领域SMA在机械工程领域中常用作阻尼元件和应力驱动元件,且SMA主要以丝、薄片、梁等形式作为智能材料使用。形状记忆合金紧固铆钉及其使用示意图生物医疗器械领域SMA在生物医疗器械领域扮演着相当重要的角色。医疗固定器的应用示意图航空航天工程领域SMA已被应用到航空和太空装置中,如在航天飞行器有效载荷的分离机构、太阳帆板和天线的释放机

4、构等用作执行元件智能翼研制阶段现代机器人领域通过NiTiSMA丝和偏置弹簧驱动的一自由度SMA机械臂其他领域建筑工程领域SMA已显示出具有隔音和探测地震的潜能，在建筑物和桥梁的应用中已得到试验，因此为隔音和损害控制领域的应用提供了新的发展空间。将SMA应用到固定桥梁和道路中，可以有效地避免在地震中断裂甚至造成坍塌，因为SMA可以在地震中适当伸长缓解冲击和在震后能重新恢复。在日常生活中SMA制成的弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，在放到冷水中，它会立即恢复原形。利用SMA弹簧可以控制浴室水管的水温

5、，在热水温度过高时通过记忆功能，调节或关闭供水管道，以免烫伤。还可以制成消防报警装置及电器设备的保安装置。当发生火灾时，SMA制成的弹簧发生形变，启动消防报警装置，达到报警的目的。还可以把用SMA制成的弹簧放在暖气的阀门内，用以保持暖房的温度，当温度过低或过高时，自动开启或关闭暖气的阀门。形状记忆合金驱动结构设计一维本构模型试验台架设计驱动器控制研究试验台架一维本构关系分析及试验研究基本理论为SMA丝的密度，为SMA丝的比热，为SMA丝的体积，为SMA丝的电阻，为SMA丝的热交换系数，为SMA丝的

6、表面积，为环境温度。为最大可变回复应变，为SMA弹性模量，为SMA相变张量部分实验数据位移—时间曲线实验与仿真结果对照图偏动式SMA驱动器驱动控制研究阶跃电流正弦电流基于SMA驱动器的可调简支梁位移控制研究阶跃电流正弦电流（）谢谢！请各位老师多多指教