MTS858试验机低温系统的配置及SMA空心管的基本性能测试

摘要

MTS858试验机是先进的材料实验设备,具有拉扭组合试验功能.由于生产厂家不生产环境试验箱,环境箱均由别的厂家生产,所以购买时可能只具有升温的功能而没有降温的功能.面对这种情况,该文结合现代的计算机控制方式,从系统的组成入手,对其控制类型、各组成部分的硬件软件进行分析,确定低温控制的解决办法.然后依据环境试验箱的设计原理,根据现有的环境箱所处的地理环境、实际的尺寸和实验室的实际情况,运用工程热力学、传热学的计算方法,计算得到环境箱所消耗的冷量.并以此为依据,确定了液氮罐的体积大小,并实际购买、安装运行.实际的运行情况与分析计算情况相差不多.形状记忆合金空心细管目前国内尚无产品,实验对象是从美国进口的,无详细的性能数据,对其进行实验,了解其力学、电学性能,为探索其在智能结构中的应用打下基础.该文考虑到形状记忆合金马氏体相变是形状记忆合金具有记忆效应的根源.采用了电阻法测量形状记忆合金的相变.并通过与SMA丝的相变比较,掌握其相变的特性.由于MTS858测试系统具备温控和拉伸扭转功能,而不具备电阻测量功能,该文依据形状记忆合金的检测要求,应用误差分析的方法,制作了SMA空心管电阻—温度检测电路并应用于实际的测试当中.通过在马氏体状态下塑性变形后,对形状记忆合金管加温回复过程中SMA管与SMA丝的相变曲线异同点的分析,可得SMA管具有可在管中通入流体加热的优点的同时,由于横截面的减小,使相变温度上升.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2 MTS858温控系统概况

1.3集散控制系统的发展趋势

1.4自适应结构的研究发展

1.5形状记忆合金

1.6形状记忆合金的国外研究概况

1.7 NiTi形状记忆合金管的性能测试

1.8检测的概念

1.9检测的技术发展

1.10本文研究内容

第二章MTS试验机温控系统分析及配置

2.1 MTS858系统的电气硬件组成及其特点

2.2 MTS系统的软件组成及其特点

2.3温控系统分析

2.3.1环境箱的制冷控制方式

2.3.2系统提供的接口及可扩展方式

2.3.4系统与外设的串口通讯方式

2.4低温系统配置分析

2.4.1低温环境试验的技术指标

2.4.2环境箱参数的估算

2.4.3降温时间计算的考虑

2.4.4实际安装后降温情况

2.5本章小结

第三章SMA基本概念及其电阻—温度检测电路设计

3.1形状记忆合金的基本概念

3.2形状记忆合金的变形

3.3NiTi形状记忆合金的材料性能参数

3.4电阻测量电路的探讨

3.4.1伏安法分析

3.4.2单电桥测量法分析

3.4.3双电桥测量法分析

3.4.4函数误差的传递

3.5主电路的方案确定

3.5.1电阻测量方案的确定

3.5.2温度测量方案的确定

3.5.3电阻测量电路的参数设计

3.5.4温度测量电路的参数确定

3.6测量数据处理

3.6.1标度变换与校准

3.6.2温度测量数据的处理

3.6.3电阻测量数据的处理

3.7程序设计

3.8本章小结

第四章SMA空心管的部分性能测试分析

4.1 NiTi形状记忆合金的一维本构关系

4.2形状记忆合金性能评价技术的基本要求

4.3 NiTi丝在自由状态下的相变温度

4.4形状记忆合金空心管的部分性能测试及分析

4.5本章小结

第五章总结

致谢

攻读硕士学位期间发表的主要论文

附录

参考文献