基于SMA的可变频隔振器设计与实验研究

摘要

振动控制问题一直是人们研究的热点问题，尤其在航空航天领域，复杂的动力学环境和严苛的安全性要求，使得结构的振动控制问题显得更加突出。运载火箭在发射过程中会经历复杂的动力学环境，在火箭点火阶段，发动机产生低频的振动，在分离阶段，有着高频的冲击振动，而普通的隔振器无法做到对高频冲击振动进行抑制的同时避免对低频振动的放大。针对此问题，本文利用形状记忆合金作为驱动器，结合金属橡胶材料的刚度变化对位移敏感的特点，依据火箭发射过程中的实际隔振需求，提出了一种可变频隔振器的设计方案并进行了实验研究。
　　本文的主要研究内容及研究成果如下：
　　（1）对形状记忆合金的特性和本构关系模型进行研究，实验测试了其力学特性，并研究了形状记忆合金驱动器的数值模拟方法，为可变频隔振器的驱动器设计奠定基础；
　　（2）制备了不同参数的金属橡胶材料，对金属橡胶材料的阻尼模型进行研究并通过实验测试了金属橡胶材料的压缩力学性能；
　　（3）研究了隔振器的动力学原理，设计了可变频隔振器的总体结构，并确定了可变频隔振器的具体参数，完成了可变频隔振器的加工和装配工作；
　　（4）设计实验方案，通过实验手段测试了不同参数金属橡胶隔振器的实际表现，选取最适合变频隔振器的金属橡胶材料，实测了形状记忆合金驱动器的效果并和数值模拟结果进行了对比分析，验证了可变频隔振器的固有频率的变化效果。

目录

声明

注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

第二章 形状记忆合金的工作机理及性能测试

2.1 形状记忆合金基本概念和特性

2.2 形状记忆合金本构关系模型

2.3 形状记忆合金驱动器工作机理

2.4形状记忆合金驱动器的数值模拟

2.5 形状记忆合金力学性能测试

2.6本章小结

第三章 金属橡胶阻尼材料的制备与性能探究

3.1 引言

3.2 金属橡胶阻尼材料的制备

3.3 金属橡胶材料的阻尼模型描述

3.4金属橡胶材料力学性能测试

3.5本章小结

第四章 可变频隔振器的结构设计

4.1 可变频隔振器的动力学原理

4.2可变频隔振器总体结构设计

4.3可变频隔振器参数确定

4.4可变频隔振器的加工和装配

4.5本章小结

第五章 实验研究

5.1引言

5.2 振动实验方案及平台搭建

5.3不同丝直径金属橡胶隔振器振动实验

5.5形状记忆合金丝驱动实验与仿真

5.6 隔振器不同状态下的振动实验

5.7本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文