记忆合金驱动无阀微泵技术的研究

摘要

形状记忆合金具有功重比大、驱动能力强、占用空间小等特点，适合驱动某些微泵。本文以记忆合金和微泵为研究背景，提出了栅栏式记忆合金板的概念，用栅栏式记忆合金板为驱动器，驱动无阀微泵。
　　论文在总结国内外相关研究成果的基础上做了以下工作。提出了栅栏式记忆合金板的概念，以形状记忆合金本构关系和梁的大挠度变形为依据，推导出栅栏式记忆合金板驱动器的本构模型，得到了记忆合金宏观应力、应变、和温度的本构关系。通过记忆合金特性相关参数的实验，得到了不同温度下弹性模量、应力影响系数、记忆合金相变温度等模型特性的数据。设计了检验栅栏式记忆合金本构模型的实验装置，此装置可以测得记忆合金温度和变形的关系。通过高速摄像和单片机控制得到的实验数据，评价已推导的模型。在此基础上通过仿真分析了风速对栅栏式记忆合金板的影响效率。
　　在对无阀泵的研究中，论文对无阀泵的口型进行了改进，通过仿真分析了速度、压力和流量场，实现了无阀微泵效率的优化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 无阀微泵的概况

1．1．1 微泵的研究背景

1．1．2 微泵的发展

1．1．3 无阀微泵的发展

1．1．4 无阀微泵的驱动技术

1．2 温控形状记忆合金的概况

1．3 温控形状记忆合金驱动器的研究现状分析

1．4 无阀微泵驱动技术的研究热点

1．5 课题研究的意义

1．6 课题的研究内容

第2章 形状记忆合金的迟滞现象与本构模型

2．1 形状记忆合金的马氏体描述

2．1．1 马氏体的描述

2．1．2 马氏体转变方式

2．2 形状记忆合金变形特性分析

2．2．1 形状记忆效应

2．2．2 超弹性效应

2．3 形状记忆合金的滞回现象

2．4 形状记忆合金本构关系

2．5 本章小节

第3章 栅栏式记忆合金驱动器结构分析

3．1 几种实用的记忆合金本构模型

3．1．1 Tanaka本构模型

3．1．2 Liang-Rogers模型

3．1．3 Brinson模型

3．2 形状记忆合金的恢复力关系

3．3 形状记忆合金悬臂梁应力、变形、温度的热力学本构关系

3．3．1 形状记忆合金悬臂梁小挠度下的力学关系

3．3．2 形状记忆合金悬臂梁大挠度下的力学关系

3．3．3 记忆合金梁热力学本构方程

3．4 栅栏式记忆合金板

3．4．1 栅栏式记忆合金板的概述

3．4．2 SMA与基体常见的复合形式

3．4．3 记忆合金驱动器的介绍

3．4．4 栅栏式记忆合金板在热风场中的分析

第4章 温控栅栏式形状记忆合金板驱动器的设计

4．1 温控栅栏式形状记忆合金驱动器特性参数实验分析

4．1．1 测量Ms、Mf、As、Af、ξ

4．1．2 测量EA、EM、CA、CM等参数

4．2 测量记忆合金板温度和挠度的关系

4．2．1 实验原理

4．2．2 实验装置设计

4．2．3 实验过程

4．3 栅栏式记忆合金板驱动器冷驱动与加热方法研究

4．3．1 栅栏式形状记忆合金驱动器冷驱动方式

4．3．2 形状记忆合金驱动器的加热方式

4．4 本章小节

第5章 栅栏式SMA驱动器驱动无阀微泵技术

5．1 无阀微泵的原理与性能分析

5．1．1 无阀微泵的工作原理

5．1．2 无阀微泵流量的理论分析

5．1．3 无阀泵阻力分析

5．1．4 整流效率

5．2 无阀微泵扩张口与收缩口的分析

5．2．1 扩张口与收缩口特性理论特性

5．2．2 扩张口与收缩口优化仿真

5．3 无阀微泵的设计

5．3．1 无阀微泵结构设计

5．3．2 无阀泵的不同形状扩口的对比仿真

5．4 本章小节

第6章 结论与展望

6．1 论文总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢