SMA动作器结构变形的主动控制

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1、维普资讯http://www.cqvip.comVo1．18No．2第18卷第2期黑龙江科技学院学报Mar．20o82008年3月JournalofHeilongjiangInstituteofScience&Technology文章编号：1671—0118(2008)02—0118一o4SMA动作器结构变形的主动控制于月民，丁元柱，于丽艳(1．黑龙江科技学院数力系；2．黑龙江科技学院材料科学与工程学院，哈尔滨150027)摘要：根据机翼结构变形控制中主动控制的设计思想和形状记忆合金(SMA)弹簧的特性，设计了一种新型的SMA弹簧动作器，将其应用到机翼骨架结构

2、中。利用ADAMS软件对机翼主动控制进行仿真，对驱动位置进行优化设计。仿真结果表明：该设计实现了机翼骨架结构的主动变形控制．减轻了结构的重量．为无人机的主动控制设计提供了一种新的方法。关键词：形状记忆合金；动作器；机翼中图分类号：V224；TB124文献标识码：AInitiativecontrolanalysisofstructurebasedonSMAactuatorYUYuemin，DINGYuanzhu，YULiyan(1．DepartmentofMathematicsandMechanics，HeilongjiangInstituteofScience

3、andTechnology；2．CollegeofMaterialsScienceandEngineering，HeilongjiangInstituteofScienceandTechnology，Harbin151X)27，China)Abstract：Thepaperintroducesthedesignideaofinitiativecontrollinginthewingstructuredeforma-tioncontrolandthecharacteristicsofSMAspring．Thepapergoestoaddressthedesign

4、ofanewSMAspringactuatortotheframeworkofwings．ThemethodconsistsofusingADAMStosimulateinitiativecon-trolofthewingstructurethenoptimizingthedrivelocation．ThesimulationandtestshowthattheSMAspringactuatorcanallowtheinitiativecontrolofthewingstructuredeformation，andreducetheweighofstructu

5、regreatly．ItoffersanewmethodforinitiativecontroldesignofUAVstructure．Keywords：shapememoryalloy；actuator；wing0引言1设计原理可变形机翼使飞机可以根据不同的飞行任务改形状记忆合金弹簧在拉伸后，可以通过电变外形从而获得最优飞行性能。机翼结构的主动控加热实现形状的回复。当把拉伸后的形状记忆合金制是通过对动作器进行激励来驱动机翼变形，改善弹簧两端约束时，通电驱动会产生很大的回复力。机翼的气动性能。机翼变形包括改变后掠角、机翼利用这个原理，笔者采用铰链机械结构和智

6、能材料面积、翼展、弦长、翼面的形状等。目前，新材料相结合，设计了智能翼的骨架结构。尤其是智能材料的蓬勃发展，为可变形机翼的设计机翼骨架采用在温度激励下可产生逆向形状改和制作提供了广阔的空间。笔者研究了形状记忆合变的SMA弹簧作为动作器，在温度激励下，SMA从金(SMA)弹簧的特性，设计了一种新型的SMA弹簧马氏体向奥氏体结构转变的同时长度也发生变化，动作器对结构施加作用力，驱动机翼结构变形。收稿日期：2008—0l一07作者简介：于月民(1972一)，女，辽宁省盘LU人，副教授，硕士，研究方向：复合材料力学、智能材料与结构，E-mail：yym72@sohu．

7、COIl。维普资讯http://www.cqvip.com第2期于月民，等：SMA动作器结构变形的主动控制119骨架由翼肋和横梁构成，制作材料为铝合金SMA弹簧是利用热循环进行工作的，在热循环6061。横梁和翼肋之间采用铰链连接。该模型翼展过程中，SMA弹簧把热能转变为机械能。由于SMA长360mm，翼肋弦长210mm。驱动器工作时，翼肋弹簧的应力一应变呈非线性且与温度有关，G随温和横梁之间通过铰链发生偏转使机翼整体结构产生度变化，在设计SMA弹簧时不能应用线弹性定律，变形，进而使机翼的面积和弦长改变。在结构的变必须对使用的SMA进行性能参数测试。形中，翼形始

8、终不变。2．2温度测试示差扫描热分析(