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第1章 绪论 1

1.1 智能结构 1

1.1.1 结构衍变历史 1

1.1.2 智能材料特点 2

1.1.3 智能结构定义 4

1.2 形状记忆合金 5

1.2.1 宏观力学特性 5

1.2.2 微观相变机制 7

1.2.3 SMA发展历程 9

1.3 SMA智能结构 10

1.3.1 定义及分类 10

1.3.2 研制流程 12

1.4 国内外研究现状 15

1.4.1 材料性能测试 15

1.4.2 本构模型表征 18

1.4.3 驱动器设计 22

1.4.4 工程应用 23

1.5 本书内容安排 33

参考文献 34

第2章 SMA材料性能及测试方法 47

2.1 概述 47

2.2 相变温度测试 47

2.2.1 概念及定义 47

2.2.2 测试方法 48

2.2.3 测试实例 50

2.3 基本力学性能测试 52

2.3.1 概念及定义 52

2.3.2 测试方法 54

2.3.3 测试实例 56

2.4 力学性能衰减测试 59

2.4.1 概念及定义 59

2.4.2 测试方法 60

2.4.3 测试实例 61

2.5 热处理工艺 68

2.5.1 消除加工硬化 68

2.5.2 调节相变温度 69

2.5.3 改善力学性能 70

2.5.4 设定初始形状 71

2.6 小结 72

参考文献 72

第3章 SMA本构模型 73

3.1 概述 73

3.2 多相变SMA本构模型 73

3.2.1 三维本构模型 73

3.2.2 有限元数值计算及验证 80

3.2.3 一维本构模型 89

3.3 考虑循环衰减的一维本构模型 92

3.3.1 循环衰减特点 92

3.3.2 衰减控制方程 96

3.3.3 算例及验证 97

3.4 拟温度法 101

3.4.1 拟温度法原理 101

3.4.2 拟温度法算例 103

3.5 折线型超弹性本构模型 105

3.5.1 折线型模型 106

3.5.2 等价线性化分析 107

3.5.3 单自由度系统算例 108

3.6 小结 109

参考文献 109

附录符号对照表 112

第4章 SMA驱动器设计理论与方法 116

4.1 概述 116

4.2 驱动器分类及特点 116

4.2.1 恒定载荷驱动器 117

4.2.2 线性变载荷驱动器 117

4.2.3 突变载荷驱动器 118

4.2.4 不同运动输出的驱动器 119

4.3 驱动器的性能设计 121

4.3.1 恒定载荷驱动器 121

4.3.2 线性变载荷驱动器 124

4.3.3 突变载荷驱动器 129

4.4 驱动器的寿命预测 132

4.4.1 失效过程分析 133

4.4.2 寿命预测模型 134

4.4.3 试验验证 138

4.5 小结 142

参考文献 142

第5章 SMA航天压紧释放机构 145

5.1 概述 145

5.2 挂钩式压紧释放机构SMA-100 145

5.2.1 设计需求分析 145

5.2.2 结构方案设计 146

5.2.3 驱动器设计 146

5.2.4 试验测试与验证 147

5.3 分瓣螺母压紧释放机构SMA-3600 150

5.3.1 设计需求分析 150

5.3.2 结构方案设计 151

5.3.3 驱动器设计 153

5.3.4 试验测试与验证 154

5.4 二级触发压紧释放机构SMA-10000 158

5.4.1 设计需求分析 158

5.4.2 结构方案设计 158

5.4.3 驱动器设计 160

5.4.4 试验测试与验证 161

5.5 分组滚棒压紧释放机构SMA-30000 168

5.5.1 设计需求分析 168

5.5.2 结构方案设计 168

5.5.3 驱动器设计 170

5.5.4 试验测试与验证 171

5.6 小结 175

参考文献 175

第6章 SMA航天锁紧机构 177

6.1 概述 177

6.2 SMA磁悬浮飞轮锁紧机构 177

6.2.1 设计需求分析 177

6.2.2 结构方案设计 178

6.2.3 驱动器设计 179

6.2.4 试验测试与验证 180

6.3 SMA馈源锁紧机构 185

6.3.1 设计需求分析 185

6.3.2 结构方案设计 185

6.3.3 驱动器设计 186

6.3.4 试验测试与验证 187

6.4 SMA电机 190

6.4.1 设计需求分析 190

6.4.2 结构方案设计 191

6.4.3 驱动器设计 192

6.4.4 试验测试与验证 194

6.5 小结 196

参考文献 197

第7章 SMA减振结构 199

7.1 概述 199

7.2 主动变刚度的转子支承结构 199

7.2.1 设计需求分析 199

7.2.2 结构方案设计 200

7.2.3 驱动器设计 204

7.2.4 试验测试与验证 205

7.3 拟橡胶金属减振器 210

7.3.1 拟橡胶金属元件 211

7.3.2 减振器结构 215

7.3.3 减振器性能试验 215

7.3.4 其他SMA阻尼减振结构 220

7.4 考虑预应力的大阻尼减振器设计 223

7.4.1 预压缩对SMA减振器特性的影响 225

7.4.2 考虑预压缩、预拉伸影响的减振器设计 229

7.5 小结 232

参考文献 233

第8章 SMA强度自适应结构 234

8.1 概述 234

8.2 主动阻止裂纹扩展结构 234

8.2.1 工作原理 234

8.2.2 结构制作 236

8.2.3 结构方案设计 237

8.2.4 试验测试与验证 242

8.3 均载螺栓 249

8.3.1 工作原理 250

8.3.2 结构方案设计 252

8.3.3 试验测试与验证 254

8.4 小结 259

参考文献 259

第9章 总结 261

9.1 研制流程总结 261

9.2 未来发展趋势 270

参考文献 271