Динамика механизмов с приводами на основе эффекта памяти формы

• Автор: Френкель, Марк Михайлович
• Шифр специальности: 01.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 112 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Основные физико-механические свойства ЭПФ-сплава
Глава 2. Динамика многозвенных трансформируемых конструкций с
проволочными ЭПФ-приводами
2.1. Рычажный механизм
2.2. Алгоритм расчета движения механизмов приводимых в
действие сокращением проволоки с ЭПФ
2.3. Динамика рычажного механизма с учетом сдвига характеристических температур превращения
2.4. Расчет динамики раскрытия шарнирной ячейки параллелограмноготипа
2.5. Учет влияния изменения модуля упругости сплава с ЭПФ
2.6. Динамика раскрытия многозвенной фермы «Рапана »
Глава 3. Динамика роторного мартенситного двигателя
3.1. Конструкция и динамический расчет роторного

мартенситного двигателя
3.2. Фазы движения простейшего роторного мартенситного

двигателя
3.3. Расчет статической характеристики роторного
мартенситного двигателя
3.4. Экспериментальная проверка результатов
Список используемой литературы
Приложение 1. Программа для расчета динамики двухзвенного
рычажного механизма
Приложение 2. Программа для расчета динамики ячейки фермы
Приложение 3. Программа для расчета динамики роторного
мартенситного двигателя
Приложение 4. Программа для расчета статической характеристики
роторного мартенситного двигателя

ДИНАМИКА МЕХАНИЗМОВ С ПРИВОДАМИ НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА ПАМЯТИ ФОРМЫ
Введение
Уникальные функциональные свойства материалов с эффектом памяти формы (ЭПФ) предоставляют широкие возможности при конструировании принципиально новых, революционных устройств, например, таких как термомеханические соединения труб и стержней, крепеж, приводы различного назначения, трансформируемые конструкции, роботы манипуляторы, тепловые выключатели максимального тока, отсечные клапаны гидро- и пневмосистем, терморегуляторы системы водяного охлаждения, теплообменные элементы, тепловые домкраты, прессы, преобразователи тепловой энергии в механическую (так называемые мартенситные двигатели) и т.д. [16].
Все вышеперечисленные устройства можно условно разбить на пять классов:
1. Термомеханические соединения (ТМС) - устройства, предназначенные для скрепления различных деталей.
2. Мартенситные приводы различного типа, одноразового и многократного использования.
3. Мартенситные двигатели - автономные устройства циклического действия, использующие в качестве рабочего тела материал с ЭПФ, которые, в отличие от мартенситных приводов, специально предназначены для преобразования тепловой энергии в механическую работу.
4. Трансформируемые каркасы - рамы, фермы, балки и другие несущие конструкции, изготовленные из материала с ЭПФ.

5. Температурочувствительные датчики и исполнительные элементы в различных предохранительных, регулирующих и управляющих устройствах.
Данная работа посвящена исследованию механических устройств, принадлежащих ко второму и третьему классу, поскольку устройства 1, 4 и 5-го класса, в основном, представляют собой единое твердое тело из материала с ЭПФ, трансформирующееся вследствие изменения температуры (исследование их в качестве механизмов нецелесообразно). Для расчета подобных тел из сплавов с ЭПФ существуют алгоритмы аналитического решения краевых задач (например, модель Мовчана А. А.) [18].
Эффектом памяти формы принято называть явление восстановления деформации материала, инициированное изменением температуры [11]. Группу материалов, обладающих ЭПФ, отличает их способность восстанавливать значительные неупругие деформации. Для них типично наличие двух состояний: высокотемпературного
(аустенитного) и низкотемпературного (мартенситного), различающихся структурой кристаллической решетки. При переходе из одного состояния в другое, т. е. в процессе фазовых превращений, в таких материалах может проявляться ряд удивительных свойств: пластичность превращения, возврат накопленных неупругих деформаций, резиноподобная упругость и т. д.
Для расчета функционально-механического поведения материалов с ЭПФ используются разнообразные модели и методы [5], [16], [18], [23], [31], позволяющие оценивать структурные параметры,
характеризующие степень превращения, и исследовать движение межфазной границы, на фронте которой материал скачком переходит из одной кристаллической модификации в другую. Однако математическая сложность такого описания делает практически неосуществимым в

Исследуем теперь влияние значения момента силы сопротивления М$ в шарнире рычажного механизма на динамику раскрытия . Графики полученных результатов для значений М.?=0 Нм, М.?=0.1 Нм, М5=0.25Н-м, М=0.5 Н м, Мй= 1 Н-м приведены соответственно на рис. 2.3.4 - 2.3.8 (у=10 К/сек).

Г, н
0.25 0.5 0.75 1 1.251.5
Рис. 2.3.4.
Рис. 2.3.5.
Рис. 2.3.6.