超弹性形状记忆合金金属橡胶力学性能研究

摘要

橡胶是常用的减振材料，但存在耐腐蚀性差、易老化等问题。由细金属丝加工而成的金属橡胶既保留了金属的基本力学性质又具有橡胶般的弹性和阻尼，可替代传统橡胶用于隔振设计。考虑到超弹性形状记忆合金具有较强的耗能能力，本文采用形状记忆合金丝制作金属橡胶隔振器。通过试验手段，着重研究影响金属橡胶力学性能的各种因素，如成型工艺、几何参数、应变幅值、加载频率等；以试验数据为基础，建立金属橡胶的本构关系模型；将金属橡胶隔振器用于柔性隔振系统，考虑基础柔性建立耦合系统的动力学模型并求解，研究系统振动传递规律，为振动控制提供理论依据和技术支持。
　　研究结果表明：随着循环次数的增加形状记忆合金丝的力学性能逐渐趋于稳定；适当增大应变幅值和加卸载速率能够提高形状记忆合金丝的阻尼性能。形状记忆合金金属橡胶和普通金属橡胶的加工工艺流程基本一致，由于不锈钢丝和形状记忆合金丝的性能不尽相同，在个别加工环节会出现差别。受金属橡胶加工工艺影响，使其不能形成规则的形状，边缘部分会产生凹陷或凸起且有断丝伸出，导致其小应变幅值的力学性能不稳定。相同成型密度的形状记忆合金金属橡胶的等效阻尼比大于304不锈钢金属橡胶；金属橡胶随应变幅值的增大，表现出应变硬化现象，单循环耗能随应变幅值的增大呈指数增长，等效阻尼比的变化趋势为开口向下的二次函数，在特定的位置能取到最大值。基础结构的横向共振是导致传递率增大的主要原因；隔振装置相对于基础结构非对称安装能激发更多的弯曲模态。因此，在实际中应尽量采用对称布置方式。

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1 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 金属橡胶隔振技术发展概况

1.3 本文主要研究内容

2 形状记忆合金丝力学性能试验研究

2.1 形状记忆合金丝的静态力学性能

2.2 本章小结

3 形状记忆合金金属橡胶的制备

3.1 缠绕螺旋卷

3.2 螺旋卷定距拉伸

3.3 缠绕毛坯件

3.4 冲压成型及其后处理

3.5 本章小结

4 形状记忆合金金属橡胶的静态力学试验分析

4.1 试验准备

4.2 金属橡胶内部因素对其静态力学性能的影响

4.3 金属橡胶外部因素对其静态力学性能的影响

4.4 本构关系

4.5 本章小结

5 金属橡胶在柔性结构上振动传递率的研究

5.1 系统模型

5.2 理论分析

5.3 仿真与试验

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文