超弹性形状记忆合金性能试验与力学模型研究

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1、密级：公开硕士学位论文中图分类号：TB34超弹性形状记忆合金性能试验与力学模型研究学位类型：专业学位学科（专业学位类别）：建筑与土木工程作者姓名：宾帅导师姓名及职称：孙洪鑫副教授实践导师姓名及职称：伏晓宁教授级高工学院名称：土木工程学院论文提交日期：2015年5月29日超弹性形状记忆合金性能试验与力学模型研究学位类型：专业学位学科（专业学位类别）：建筑与土木工程作者姓名：宾帅作者学号：13020201009导师姓名及职称：孙洪鑫副教授实践导师姓名及职称：伏晓宁教授级高工学院名称：土木工程学院论文提交日期：2015年5月29日学位授予单位：湖南科技大学Superelastics

2、hapememoryalloyresearchonperformancetestandmechanicalmodelTypeofDegreeProfessionalThesisDisciplineArchitecturalandCivilEngineeringCandidateBinShuaiStudentNumber13020201009SupervisorandProfessionalTitleA.Prof.SunHongxinPracticeMentorandProfessionalTitleProf.FuXiaoningSchoolSchoolofCivilEngin

3、eeringDateMay29th,2015UniversityHunanUniversityofScienceandTechnology学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电

4、子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要形状记忆合金具有特殊的形状记忆特性和超弹性，具备着大变形恢复的能力，能消耗很大的外部能量，而且它还有着很好的抗腐蚀与抗疲劳性，是用于结构振动控制的理想材料。本文基于形状记忆合金材料的特殊性能与巨大工程应用潜力，开展了Ni-Ti超弹性形状记忆合金的力学性能试验、滞回模型以及新型SMA阻尼器研发方面的相关研究。主要研究工作包括：（1）阐述了SMA材料的

5、基本特性、应用发展与研究现状。进行了超弹性SMA丝的力学性能试验，比较分析了不同直径、循环次数、加载速率、应变幅值、预拉程度以及环境温度等因素对SMA滞回曲线和力学参数的影响，得出了各因素对SMA性能影响的变化规律。（2）介绍了SMA的几种典型本构模型，并比较分析了它们的优缺点。通过引入sinh函数，重点提出了一种SMA滞回参数力学模型，并采用智能粒子群算法辨识该非线性模型的各项参数，并对不同工况下的试验值和模型理论计算值进行比较分析，最终得出的对比结果吻合程度较好，证明了本文的SMA滞回参数模型可以很好地模拟SMA在考虑多因素下的应力-应变关系，反映其滞回力学特性。（3）开

6、发设计了一种位移旋转放大型形状记忆合金阻尼器，并对其设计原理、结构构造以及结构参数对放大效果的影响进行了详细阐述。该新型阻尼器主要包括滚珠丝杠装置和SMA丝，工作原理清晰、构造简单，既实现了高耗能和自复位功能的结合，又具有更广的工程适用范围，能使SMA材料的优良耗能控制效果得到更充分发挥。关键词：超弹性形状记忆合金；力学性能；滞回模型；振动控制；SMA阻尼器；ⅠABSTRACTSuperelasticshapememoryalloypossessuniquepropertiesofshapememoryeffectandsuperelasticity,acquiresstro

7、ngdisplacement-restoringcapacitytodissipatemostofexternalforces,andgoodanti-corrosionandanti-fatiguecapacityaswell,whichistheidealmaterialforstructuralvibrationcontrol.BasedonthosespecialpropertiesandtheenormouspotentialinpracticalapplicationofSMAmateria