镍钛诺合金涡卷弹簧的力学建模与测试.pdf

《镍钛诺合金涡卷弹簧的力学建模与测试.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第22卷第4期光学精密工程Vo1．22NO．42014年4月OpticsandPrecisionEngineeringADr．2014文章编号1004-924X(2014)04—0963—07镍钛诺合金涡卷弹簧的力学建模与测试1，2吴佳俊，王帮峰n，芦吉云顾莉莉(1．南京航空航天大学航空宇航学院，苏南京210016；2．南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，江苏南京210016；3．南京航空航天大学民航学院，江苏南京2lO016)摘要：以非接触式形状记忆合金平面涡卷弹簧为例，研究了此类元件的作动原理，建立了镍钛形状记忆合金涡卷弹簧的力学模型。以普通平面

2、涡卷弹簧的计算方式和形状记忆合金的相变方程本构模型为基础，建立了形状记忆合金涡卷弹簧的力学模型，获得了预紧扭力、激励温度、输出扭力和转角位置之间的关系表达式，并且通过两组测试验证了该力学模型和关系表达式。在对激励温度和扭力输出的关系测试中，模型计算值对测试值的确定系数为0．669，最小误差为2．4，最大误差为215．9；在对转角位移和扭力的关系测试中，计算值与测试值的确定系数为0．336，最小误差为48．9，最大误差为350．0。测试显示，力学模型的计算值与测试的数据具有类似的表征形式。关键词：镍钛诺形状记忆合金；平面涡卷弹簧；形状记忆本构方程；扭力驱动器中图分类

3、号：TGI39．6；TH135．6文献标识码：Adoi：10．3788／OPE．20142204．0963MechanicalmodelingandtestsofnitinolspiralspringWUJia—jun～，WANGBang—feng”，LUJi—yun。，GULi—li’CollegeofAerospaceEngineering，ingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China；2．StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechan

4、icalStructures，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China；CollegeofCivilAviation，NningUniversityofAeronauticsandAstronautics，N口ing210016，China)*C0rr已07zgauthor，E-mail：bfwang@nuaa．edu．cnAbstract：Bytakingnon—contactnitinolShapeMemoryAlloy(SMA)spiralspringsforexamp

5、les，thispaperexplorestheactiverprincipleofthiskindsofspiralspringsandestallishesamechanicalmodelforthespiralsprings．OnthebasisofthecalculationmethodofanordinaryplanespiralspringandtheconstitutivemodelofphasetransformationequationfortheSMA，amechanicalmodelofSMAspiralspringwasestablishe

6、d，andtherelationshipamongthepreload，motivatetemperature，outputtorsionandtheangulardisplacementwasobtained．Then，themechanicalmodelwasvalidatedbypracticalmeasurements．Inthetemperatureandtorsionrelationshiptesting，thecoefficientofdeterminationbetweentestvalueandcalculatedvalueis0．669，the

7、minimumerrorrateis2．4andthemaximumerrorrateis215．99／6．Intheangulardisplacementandtorsionrelationshiptesting，thecoefficientof收稿日期：2013—12—05；修订日期：2O14—01—07．基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．51075207)；航空科学基金资助项目(No．2011ZA52013)；江苏高校优势学科建设工程资助项目964光学精密工程第22卷determinationbetweentestvalueandcalculated

8、value