SMA复合结构的热粘弹性分析及SMA的伪弹行为研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:RockyZhang111
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该论文研究工作分为两大部分:(1)在考虑复合材料基体粘弹效应的基础上,研究利用SMA的形状记忆效应控制聚合物一类的材料结构的变形问题;(2)研究动态加载环境中SMA的伪弹行为的描述及SMA的伪弹阻尼特性在土木结构被动控制中应用的可行性问题.在第一部分工作中,首先从理论上分析了利用SMA控制一维聚合物杆的拉/压变形问题.作为初步探索性研究,这里将聚合物杆当作粘弹性材料处理,重点讨论了聚合物材料的粘弹性材料性质对SMA作动性能的影响.然后,在考虑复合材料基体热粘弹效应的基础上,利用经典梁/板理论和有限元法建立了SMA混杂复合材料结构小挠度弯曲的热机平衡方程,并通过数值算例讨论了SMA增强复合材料层合板中SMA丝对复合材料层合板弯曲挠度的控制规律.其次,采用在环氧树脂基体中预埋聚四氟乙烯套管,后穿入SMA丝的方式尝试制备了100℃高温固化环氧基SMA混杂梁,并对环氧树脂的粘弹性材料性质及SMA混杂梁的弯曲性能进行了测试.最后,在对SMA环氧梁小挠度弯曲的理论与实验研究基础上,继续采用热粘弹性理论和有限元法研究了SMA混杂梁的中等大挠度弯曲变形问题.在第二部分研究工作中,首先基于SMA本构模型当前的研究现状,在充分分析文献中关于动态加载条件下SMA的伪弹行为的实验研究的基础上,按照经验的方法对Brinson-SMA本构模型进行了简单的修正,用以考虑加载频率对SMA伪弹行为的影响.利用该修正的Brinson本构模型,采用循环应变控制加载的方式对不同加载频率、不同静态应变偏移量、不同动态应变幅及不同温度下SMA的伪弹性行为进行了理论模拟,并分析了它们对SMA的伪弹性滞后环及耗散能量的影响.然后,通过两个例子详细深入地研究了SMA的伪弹阻尼特性用于土木结构被动控制问题.
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