形状记忆合金驱动的卫浴温控阀的设计与仿真

摘要

在工业设计领域，材料性能关系到产品设计的全过程，新材料在产品设计中的应用能够改良产品性能，革新产品使用方式。形状记忆合金作为智能材料中的一种，具有形状记忆特性、变刚度特性和超弹性特性，已经被广泛应用于医疗、工业、生活等方面。目前，国内形状记忆合金驱动的卫浴温控阀主要用于淋浴系统中冷热水的混合，本文从卫浴产品的温控特性出发，对形状记忆合金驱动的卫浴温控阀进行设计和仿真，主要做了以下四方面的工作。
　　（1）本文从用户对卫浴产品特性的需求出发，总结了用户对卫浴产品安全性、舒适性和智能化三方面的需求，并对现有卫浴温控阀的种类及控制方式进行了分类总结。依据用户需求和现有调节方式对现有形状合金驱动的温控方式进行分析归纳。
　　（2）本文对不同类别形状记忆合金的特性进行了分析，对形状记忆合金不同的本构模型进行了性能对比，在此基础上，考虑形状记忆合金材料加热情况下产生的热弹性和热应力问题，确立适用于温度变化情况下的形状记忆合金模型。
　　（3）本文在对现有形状记忆合金驱动的卫浴温控阀原理进行详细分析的基础上，提出了形状记忆合金驱动的卫浴温控阀设计要素，并据此做了两种新方案设计，分别对已有方案进行了改良设计和创新设计
　　（4）运用Solidworks软件对两种设计方案分别建模，查阅机械设计手册两种方案设计中弹簧均无明显应力和应变集中。在此基础上，分别使用Fluent软件模拟温控阀内部水的热分布，对方案的安全性和舒适性进行了分析与比较，对方案进行优选。
　　本文从形状记忆合金在卫浴温控阀的应用出发，结合卫浴产品设计中用户对产品的需求，对形状记忆合金恒温温控阀的控制原理进行研究，并对其进行优化设计。两种新的设计方案不仅改变了单一的使用模式，还大大扩展了形状记忆合金驱动的卫浴温控阀的使用范围，对于国内卫浴产品的革新具有重要意义。

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第一章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2卫浴产品发展现状及趋势

1.3形状记忆合金应用现状

1.4课题取得的成果和创新点

1.5论文的内容与结构

第二章形状记忆合金驱动的卫浴温控阀设计要素提取

2.1用户对卫浴产品特性的需求

2.2卫浴温控阀的种类及温控方式

2.3形状记忆合金驱动的卫浴温控阀设计要素确定

2.4本章小结

第三章形状记忆合金驱动的卫浴温控阀设计

3.1形状记忆合金在卫浴产品中的温控原理

3.2满足水温自调节形状记忆合金模型的建立

3.3形状记忆合金驱动的卫浴温控阀设计方案

3.4本章小结

第四章两种方案的仿真计算和结果对比

4.1方案一的仿真计算

4.2方案二的仿真计算

4.3两种方案的仿真结果对比

4.4本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢