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PVDF基薄膜复合SMA片式弯曲驱动器
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作者 钱国明 朱孔军 +3 位作者 吉爱红 刘超 杨立佣 黄卫清 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期487-495,共9页
形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)作为智能驱动材料之一,因具有变形量大、变形方向自由度大且变形可短时急剧发生等特点得以广泛开发应用。目前关于SMA的应用主要围绕其形状记忆特性与伪弹性特性,且皆与温度直接相关,但较低的响应... 形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)作为智能驱动材料之一,因具有变形量大、变形方向自由度大且变形可短时急剧发生等特点得以广泛开发应用。目前关于SMA的应用主要围绕其形状记忆特性与伪弹性特性,且皆与温度直接相关,但较低的响应频率限制了其适用范围。基于此,本文在聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)中引入锆酸铅钡(Pb0.8Ba0.2ZrO3,PBZ)纳米陶瓷纤维,采用溶液流延法将其涂覆于NiTi片表面制备PBZ/PVDF@SMA片式复合弯曲驱动器,室温下通过PBZ/PVDF薄膜的电卡效应加热及冷却SMA片式弯曲驱动器,并与传统电流加热与自然冷却SMA方式作对比,旨在缩短SMA片式弯曲驱动器循环周期,同时获得较高的位移输出,通过仿真模拟揭示PBZ/PVDF复合薄膜加热与冷却SMA片式弯曲驱动器过程。 展开更多
关键词 形状记忆合金 薄膜 复合弯曲驱动器 循环周期 位移输出
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柔性薄膜复合形状记忆合金弹簧驱动器 被引量:1
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作者 钱国明 朱孔军 +4 位作者 李亚辉 严康 王婧 刘劲松 黄卫清 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期239-245,406,共8页
针对形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)材料在使用过程中因其较低的响应频率而很难应用于高频率场所问题,在聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,简称PVDF)薄膜中引入锆酸铅钡(Pb_(0.8)Ba_(0.2)ZrO_(3),简称PBZ)纳米陶瓷纤维制... 针对形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)材料在使用过程中因其较低的响应频率而很难应用于高频率场所问题,在聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,简称PVDF)薄膜中引入锆酸铅钡(Pb_(0.8)Ba_(0.2)ZrO_(3),简称PBZ)纳米陶瓷纤维制备柔性薄膜,并与NiTi合金弹簧复合制得PBZ/PVDF@SMA复合驱动器,通过薄膜的电卡效应加热及冷却SMA丝,与传统电流加热及自然冷却方式进行了对比。结果表明,缩短了SMA丝循环周期,提高了其响应频率,有利于扩大SMA的适用场所。 展开更多
关键词 形状记忆合金 聚偏氟乙烯薄膜 锆酸铅钡纳米纤维 复合驱动器 电卡效应 缩短周期
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MSMA自感知执行器的优化设计及试验验证 被引量:1
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作者 鲁军 张宏旺 +1 位作者 张怀治 付新鹏 《电气工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期373-380,共8页
以磁控形状记忆合金为核心元件的自感知执行器是一种能够自我感知并自主响应的执行器,其具有很高的灵活性和智能性。针对现有自感知执行器的结构进行了优化设计。基于电磁理论分析和数学分析软件,以减小自感知执行器的磁路磁阻和励磁功... 以磁控形状记忆合金为核心元件的自感知执行器是一种能够自我感知并自主响应的执行器,其具有很高的灵活性和智能性。针对现有自感知执行器的结构进行了优化设计。基于电磁理论分析和数学分析软件,以减小自感知执行器的磁路磁阻和励磁功率、增大气隙磁感应强度为优化目标,对自感知执行器的铁心和永磁体尺寸进行了优化设计;优化后的自感知执行器磁路磁阻减小,气隙磁感应强度增大,磁场分布均匀;通过搭建试验平台对自感知执行器的性能进行试验测试和分析,结果表明:在外加磁场大小相同和励磁线圈匝数相同时,优化后的自感知执行器与优化前的自感知执行器相比可显著提高感应电压峰-峰值并降低励磁功率,验证了自感知执行器结构优化设计的正确性与合理性。 展开更多
关键词 磁控形状记忆合金 自感知执行器 优化设计 电磁理论分析
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差动式磁控形状记忆合金执行器研究 被引量:10
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作者 王凤翔 李文君 +2 位作者 张庆新 吴新杰 李晨曦 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第18期135-139,共5页
磁控形状记忆合金(MSMA)是一种新型具有形状记忆功能的合金材料,特别适合于制造高精度的运动与位置控制执行器。针对传统MSMA执行器磁场励磁控制功率大、恢复弹簧压力不易调整和MSMA变形受温度影响较大等缺点,提出了一种差动式MSMA执行... 磁控形状记忆合金(MSMA)是一种新型具有形状记忆功能的合金材料,特别适合于制造高精度的运动与位置控制执行器。针对传统MSMA执行器磁场励磁控制功率大、恢复弹簧压力不易调整和MSMA变形受温度影响较大等缺点,提出了一种差动式MSMA执行器,采用永磁体产生恒定偏磁磁场,励磁绕组仅提供差动可控磁场,两个MSMA元件轮流工作,其中一个元件变形产生的压力用于另一个元件恢复变形从而取消了恢复弹簧。该差动式MSMA执行器减小了控制功率,消除了温度对MSMA的影响,提高了控制精度、稳定性和动态响应速度。文中给出了样机实验结果。 展开更多
关键词 磁控形状记忆合金 差动式 执行器 设计 特性
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基于内嵌式SMA电机的柔性机械手研制 被引量:16
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作者 杨凯 辜承林 严新荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第12期74-79,共6页
该文描述了一种新型柔性机械手的研制。这种新型机械手能够实现拟人抓取中的平滑运动。手指外径10mm,由两个弯曲部分、一个连接部分组成,弯曲部分为偏心嵌有线性SMA驱动器的单元电机;介绍了SMA丝和弹性手指的尺寸规格设计和制作方法;详... 该文描述了一种新型柔性机械手的研制。这种新型机械手能够实现拟人抓取中的平滑运动。手指外径10mm,由两个弯曲部分、一个连接部分组成,弯曲部分为偏心嵌有线性SMA驱动器的单元电机;介绍了SMA丝和弹性手指的尺寸规格设计和制作方法;详细研究了弯曲部分的机械特性并给出了基于电阻反馈的控制系统;最后设计制作了一个三指机械手,抓取实验证明:机械手能较好完成平滑拟人抓取。 展开更多
关键词 内嵌式SMA电机 柔性机械手 形状记忆合金 驱动器 弯曲 手指
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磁控形状记忆合金直线驱动器 被引量:10
6
作者 张庆新 王凤翔 +1 位作者 李文君 杨静 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第20期1787-1790,共4页
介绍了磁控形状记忆合金在磁场作用下的形变机理 ,并测得在 0 4T的磁场下其自由形变率可达 3.6%。根据其变形机理 ,利用仿生学原理研制出了磁控形状记忆合金驱动器样机及其控制系统 ,实现了驱动器大的行程和往复运动 。
关键词 磁控形状记忆合金 马氏体相变 直线驱动器 样机
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一种正方体型管内仿生蠕动机器人 被引量:6
7
作者 李明东 奚汉达 +2 位作者 储金荻 马培荪 郝颖明 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期64-67,71,共5页
开发了一种微型形状记忆合金直线驱动器 ,驱动器可沿轴向主动收缩和舒张 ,并可承受一定径向力 ,产生弯曲变形 .在此基础之上 ,开发了一种呈正方体型的 2 in(2× 2 .54cm)管内蠕动行走机构 .该机构模仿腔肠动物的行走方式并采用独特... 开发了一种微型形状记忆合金直线驱动器 ,驱动器可沿轴向主动收缩和舒张 ,并可承受一定径向力 ,产生弯曲变形 .在此基础之上 ,开发了一种呈正方体型的 2 in(2× 2 .54cm)管内蠕动行走机构 .该机构模仿腔肠动物的行走方式并采用独特的拐弯策略 ,可在管内向前后、左右、上下六个方向行走 ,可通过“L”型、“T” 展开更多
关键词 形状记忆合金驱动器 蠕动 仿生 管内机器人 行走方式 拐弯策略 正方体型管内行走机构
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形状记忆合金驱动器的力学性能 被引量:9
8
作者 王社良 薛凌云 苏三庆 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 CSCD 1999年第3期233-236,共4页
基于形状记忆合金(SMA)材料的Brinson本构关系,研究了SMA驱动器在自由冷却和强制冷却等两种热交换形式下的动力响应问题,探讨了SMA丝在恒载及荷载变化时完成正逆相变所需用的时间.研究结果表明,热交换方式对完成... 基于形状记忆合金(SMA)材料的Brinson本构关系,研究了SMA驱动器在自由冷却和强制冷却等两种热交换形式下的动力响应问题,探讨了SMA丝在恒载及荷载变化时完成正逆相变所需用的时间.研究结果表明,热交换方式对完成相变时间有较大影响,并且增加散热面积和提高热交换速率均可有效地加速相变的完成.最后,本文还简单讨论了影响SMA驱动器响应时间的几个因素和改进方法. 展开更多
关键词 形状记忆合金 驱动器 相变 热交换 动力响应
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一种形状记忆合金扭转驱动器的制备与测试 被引量:8
9
作者 吴佳俊 王帮峰 +1 位作者 芦吉云 张勇 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1591-1594,1599,共5页
研究了一种以镍钛(NiTi)形状记忆合金带材为基本驱动材料的平面涡卷式扭转驱动器。该驱动器利用NiTi合金的单程形状记忆效应与回复弹簧的相互作用,实现驱动器在高低温状态下正反两向的扭矩输出。分析了驱动器的基本结构形式和驱动原... 研究了一种以镍钛(NiTi)形状记忆合金带材为基本驱动材料的平面涡卷式扭转驱动器。该驱动器利用NiTi合金的单程形状记忆效应与回复弹簧的相互作用,实现驱动器在高低温状态下正反两向的扭矩输出。分析了驱动器的基本结构形式和驱动原理,探讨了NiTi合金驱动部件的设计方法和基本制备工艺。设计制作了驱动器原理样机,并测试了驱动器的输入输出特性。测试结果表明,该驱动器在给定的高低温环境(10~60℃)下能够在正反两个方向连续稳定地输出扭矩,最大行程范围为0~175°,最大输出扭矩达到0.33N·m。实测结果证明了驱动器设计方案与制备工艺的可行性。 展开更多
关键词 形状记忆合金 平面涡卷弹簧 驱动器 结构设计
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形状记忆合金在变体机翼中的应用现状 被引量:10
10
作者 李杰锋 沈星 杨学永 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期104-108,共5页
形状记忆合金(SMA)驱动元件作为变体机翼产生变形的动力源,是变体机翼应用研究中的关键。综述了不同类型SMA驱动的变体机翼的设计原理及实现方式,对其中的SMA驱动机构性能特点进行了讨论和详细分析,最后对今后研究中需关注的要点提出了... 形状记忆合金(SMA)驱动元件作为变体机翼产生变形的动力源,是变体机翼应用研究中的关键。综述了不同类型SMA驱动的变体机翼的设计原理及实现方式,对其中的SMA驱动机构性能特点进行了讨论和详细分析,最后对今后研究中需关注的要点提出了见解,以期促进SMA驱动的变体机翼的发展。 展开更多
关键词 变体机翼 形状记忆合金 驱动
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仿生水母机器人SMA驱动技术及试验研究 被引量:6
11
作者 谭俊哲 闫家政 +2 位作者 王树杰 袁鹏 司先才 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期129-134,共6页
受水母喷射式推进方式的启发,研制了一种以SMA弹簧作为驱动材料的仿生水母机器人。本文首先对SMA弹簧性能做了试验研究,验证了采用SMA弹簧作为仿生水母机器人驱动源的可行性。并在此基础上,提出了一种基于SMA弹簧的直线差动式驱动器,经... 受水母喷射式推进方式的启发,研制了一种以SMA弹簧作为驱动材料的仿生水母机器人。本文首先对SMA弹簧性能做了试验研究,验证了采用SMA弹簧作为仿生水母机器人驱动源的可行性。并在此基础上,提出了一种基于SMA弹簧的直线差动式驱动器,经试验得出了驱动器推杆运动速度与负载的关系。然后对仿生水母机器人游动时动力学进行分析,并使用数值模拟的方法对仿生水母机器人运动阻力进行了计算,得出了在不同工作状态下,仿生水母机器人运动阻力的变化曲线。最后,对仿生水母机器人进行了试验测试,仿生水母机器人达到了预期游速,验证了SMA驱动仿生机器人技术的可行性。 展开更多
关键词 仿生机器人 仿生水母 形状记忆合金 SMA驱动器
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磁控形状记忆合金执行器及其应用前景 被引量:6
12
作者 吴新杰 王凤翔 张庆新 《材料导报》 EI CAS CSCD 2003年第9期16-18,共3页
磁控形状记忆合金可以提供一种产生力和位移的新方法,同时也可以使用此种材料制作传感器。阐述了磁控形状记忆合金的工作原理,介绍了使用磁控形状记忆合金制造的几种实际机构,最后讨论了它们未来的应用。
关键词 磁控形状记忆合金 执行器 传感器 磁场 MSM 电动机
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应用形状记忆合金的桥梁结构振动控制研究及发展 被引量:6
13
作者 陈海泉 刘建涛 李忠献 《世界地震工程》 CSCD 2002年第2期85-93,共9页
简要介绍了形状记忆合金(SMA)材料的本构关系及其显著特性。总结了桥梁结构在地震和风振作用下的灾害,以及SMA驱动器和阻尼器在桥梁结构隔震及减震应用上的研究现状,展望了SMA在桥梁结构尤其是在大跨度斜拉桥和悬索桥结构抗震... 简要介绍了形状记忆合金(SMA)材料的本构关系及其显著特性。总结了桥梁结构在地震和风振作用下的灾害,以及SMA驱动器和阻尼器在桥梁结构隔震及减震应用上的研究现状,展望了SMA在桥梁结构尤其是在大跨度斜拉桥和悬索桥结构抗震抗风振动控制中的应用前景,指出了基于SMA材料的桥梁结构振动控制研究中亟待解决的一些关键技术。 展开更多
关键词 形状记忆合金 桥梁结构 振动控制 驱动器 阻尼器 地震 风振作用 隔震作用 减震作用
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仿生“蚯蚓”机器人的SMA执行器实现 被引量:12
14
作者 刘伟庭 方向生 陈裕泉 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期623-626,共4页
虽然从生物学角度来说,蚯蚓的波浪式运动机制已经相当清楚,但在小尺寸下人工蚯蚓的实现仍然是极具挑战性的工作。采用记忆合金材料(SMA),设计实现了用于仿生蚯蚓机器人的执行器,并通过该执行器的动作循环模仿,实现了蚯蚓的波浪式运动。... 虽然从生物学角度来说,蚯蚓的波浪式运动机制已经相当清楚,但在小尺寸下人工蚯蚓的实现仍然是极具挑战性的工作。采用记忆合金材料(SMA),设计实现了用于仿生蚯蚓机器人的执行器,并通过该执行器的动作循环模仿,实现了蚯蚓的波浪式运动。实现的人工蚯蚓共有四单元,每一单元都有可独立驱动的执行器。执行器由一根或三根SMA弹簧构成,其波动式运动的最高频率为0.6 Hz。每一单元人工蚯蚓,都被覆特定形状的软硅胶皮,该硅胶皮提供了SMA执行器的对抗力,同时也是安装微型腿的平台,从而进一步提高了人工蚯蚓的运动效率。初步的测试显示该执行器工作有效,人工蚯蚓的运动速度可达2.5mm/s,与真实的蚯蚓运动速度相近。 展开更多
关键词 仿生机器人 SMA执行器 波动式运动
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MSMA直线驱动器的数学模型及控制系统 被引量:5
15
作者 张庆新 张红梅 +1 位作者 席剑辉 刘洋 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2007年第5期723-726,共4页
针对新型功能材料磁控形状记忆合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy简称MSMA)在磁场作用下变形量大、动态响应频率高、功率密度大和机电能量转换效率高的特点,提出了一种基于MSMA材料的新型直线驱动器及其控制系统的设计方... 针对新型功能材料磁控形状记忆合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy简称MSMA)在磁场作用下变形量大、动态响应频率高、功率密度大和机电能量转换效率高的特点,提出了一种基于MSMA材料的新型直线驱动器及其控制系统的设计方案,在分析了其工作原理的基础上,建立了系统的动力学模型,并进行了分析计算;给出了MSMA驱动器的样机和实验结果,实验结果表明:模型的正确性和实用性,为MSMA材料在智能系统中的应用提供了理论和实验基础。 展开更多
关键词 磁控形状记忆合金 直线驱动器 模型 样机 蠕动
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基于Preisach理论的形状记忆合金温度-位移迟滞仿真研究 被引量:4
16
作者 刘旺中 陈照波 +2 位作者 侯守武 沈那伟 焦映厚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第16期83-87,共5页
智能材料如形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)已经广泛应用于驱动器和传感器的设计,实现定位和主动控制目的。然而,受迟滞影响,SMA驱动器的工作精度大大降低,限制了其应用。多数智能材料中,选择Preisach理论成为迟滞建模工具,近年来... 智能材料如形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)已经广泛应用于驱动器和传感器的设计,实现定位和主动控制目的。然而,受迟滞影响,SMA驱动器的工作精度大大降低,限制了其应用。多数智能材料中,选择Preisach理论成为迟滞建模工具,近年来,也涉及到SMA材料系统。讨论运用Preisach模型描述SMA驱动器系统的迟滞行为,尤其针对驱动器系统的模型建立过程,修正经典Preisach模型的几何解释和数值实现方法。最后,引入Gobert给出的Prei-sach平面的辨识函数执行仿真计算,数值结果表明该模型能够很好地描述SMA驱动器的迟滞行为。 展开更多
关键词 形状记忆合金 Preisach理论 迟滞 驱动器 参数辨识 MATLAB程序 数值试验
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镍钛诺合金涡卷弹簧的力学建模与测试 被引量:4
17
作者 吴佳俊 王帮峰 +1 位作者 芦吉云 顾莉莉 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期963-969,共7页
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... 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。 展开更多
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
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形状记忆合金丝致动器新型电热方法及其建模与实验研究 被引量:4
18
作者 董二宝 许旻 +1 位作者 李永新 杨杰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第23期2857-2861,共5页
针对较粗形状记忆合金(SMA)丝致动器电阻小、通电加热困难的问题,提出一种在SMA丝表面缠绕漆包线的新型复合加热方法。采用集总参数法,并将螺旋缠绕的漆包线与SMA丝之间复杂的热交换过程简化描述为等效热导率,建立了该电热驱动过程的热... 针对较粗形状记忆合金(SMA)丝致动器电阻小、通电加热困难的问题,提出一种在SMA丝表面缠绕漆包线的新型复合加热方法。采用集总参数法,并将螺旋缠绕的漆包线与SMA丝之间复杂的热交换过程简化描述为等效热导率,建立了该电热驱动过程的热力学模型。该模型所得的计算结果与实验测试结果的对比分析表明,所建立的热力学模型可以准确地描述该电热驱动方法的加热和冷却过程。实验还进一步表明,漆包线和SMA丝同时通电加热,可大幅提高SMA丝致动器的升温速率。 展开更多
关键词 形状记忆合金 致动器 热力学模型 对流传热
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形状记忆合金作动器的设计及优化 被引量:10
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作者 王健 沈亚鹏 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第4期449-460,共12页
采用Brision[1]等提出的SMA材料的本构关系,分析了形状记忆合金作动器在三种热交换方式(自然冷却、强制冷却和采用半导体热泵技术)下的动力特性,同时研究了SMA丝在恒载和载荷变化时对完成正逆相变所用时间的影响。
关键词 形状记忆合金 作动器 半导体热泵 相变
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用两种功能材料综合控制智能梁的振动 被引量:4
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作者 孙东昌 宋珍 +2 位作者 王大钧 魏智 郑祚馨 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第4期83-88,共6页
给出了用两种材料对梁进行振动控制的综合控制方法。采用多层分布压电层进行精密主动控制时,将压电传感层和压电致动层分割成若干单元来设计压电模态传感器和压电模态致动器,进而实现了梁的模态控制,同时利用形状记忆合金的超弹性特性... 给出了用两种材料对梁进行振动控制的综合控制方法。采用多层分布压电层进行精密主动控制时,将压电传感层和压电致动层分割成若干单元来设计压电模态传感器和压电模态致动器,进而实现了梁的模态控制,同时利用形状记忆合金的超弹性特性对梁进行被动控制来抑制梁的大振幅振动。 展开更多
关键词 功能材料 振动控制 形状记忆合金 智能梁
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