CN105158058B - 一种形状记忆合金环激励响应测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种形状记忆合金激励响应参数的测试方法。合金环受力之前，测量出合金环的半径R0，查阅合金环的弹性模量E，将合金环固定后，将圆锥头缓慢插入合金环内，试验力应大于300N，但不能破坏合金环。待试验力稳定后，测量出合金环变形后的半径R，以及合金所受应力F；根据公式计算出合金环的激励响应参数μ。多次测量得到激励响应参数的平均值根据平均值得到测量的标准方差，最后得到测量值μ。本发明利用简单有效的方法，确定形状记忆合金环在外部激励下，合金环的激励响应特性参数，以评估合金环在防止紧固件、断路器操作机构等部件裂纹扩展方面的性能。

Description

一种形状记忆合金环激励响应测量方法
技术领域
本发明涉及一种形状记忆合金环激励响应测量方法，特别是形状记忆合金环在不同激励下的响应特性的研究方法。
技术背景
智能新材料形状记忆合金(Shape Memory Alloy，SMA)是近三十年崛起的一种新型功能材料，正日益受到人们的关注。由于它具有独特的形状记忆效应(Shape MemoryEffect，SME)和超弹性特性(Pseudo-elasticity，PE)，因而被广泛应用于航空、航天、军事和民用等许多部门。
形状记忆合金是一种能够记忆原有形状的智能材料。目前，研究的内容是形状记忆合金环安装在易断裂部位，通过记忆合金环对安装部位产生的收缩力，防止易断裂部位断裂，并能防止已经断裂的部位裂痕进一步扩展。目前的研究知识将形状记忆合金环简单的安装在易断裂部位，并不了解不同激励下形状记忆合金环的响应特性，不能准确选择合适的形状记忆合金环。
记忆合金环能具有防止裂纹扩展的功能，能够被用来防止紧固件、断路器操作机构等部件的裂纹扩展，增强其机械性能。然而，目前，缺少一种简单有效地评估形状记忆合金环激励响应参数的方法。
针对上述问题，本发明提出了一种可在实验室完成，操作简单、可快速测量记忆合金环激励响应参数测试方法。
发明内容
本发明的目的是，利用简单有效的方法，确定形状记忆合金环在外部激励下，合金环的激励响应特性参数，以评估合金环在防止紧固件、断路器操作机构等部件裂纹扩展方向的性能。
一种形状记忆合金环激励响应测量方法，其特征在于，包含以下步骤：
1)测量合金环的原始半径R0，查阅合金环的弹性模量E：
2)将合金环固定，将试验圆锥头缓慢插入合金环内，直到试验力大于300N，但不破坏合金环。
3)待试验力稳定后，读取合金环所受的应力F；
4)测量变形后合金环的半径R；
5)根据公式带入R0，E，R和F值，计算出合金环激励响应参数μ；
6)重复上述步骤，多次测量得到μ1、μ2…μn，根据公式得到合金环平均激励响应参数标准方差
7、计算得到合金环的激励响应参数为
本发明基于以下原理：
外力F作用下，记忆合金环产生收缩力f，阻止被套部件继续形变，进而抑制缺陷扩展，用下列公式表示：
F＝μf (1)
其中μ为常数，符号为负，反映了记忆合金环的激励响应特性。|μ|越大，表明在外力F激励下，合金环产生的负向反抗力f越大，其抑制作用越强，反之则抑制作用弱。如果μ＝0，表明合金环没有起到抑制作用。当f低于屈服极限之前，合金环的应力f与应变ε处于线性关系，由式(2)表达。
其中，ε为合金环产生的应变，E为合金环的弹性模量，R0为合金环的原始直径，L为合金环变形后的长度，L0为合金环原始长度。综合(1)、(2)两式，得到
式(3)中，通过测量其他量，可计算出μ值，作为决定形状记忆合金环响应特性的一个参数。
本发明的有益结果：利用简单有效的方法，确定了形状记忆合金环在外部激励下，合金环的激励响应特性参数，为评估合金环在防止紧固件、断路器操作机构等部件裂纹扩展方面的性能提供了有效的技术手段。
附图说明
图1为试验方法示意图。
具体实施方式
如附图1所示，本发明的具体实施方式包含以下步骤：
1)、利用游标卡尺或其他测量仪器测量合金环的外径D0，得到原始半径
2)、根据合金环的材质，查阅资料得到合金环的弹性模量E；
3)、将合金环固定，将试验圆锥头装设在力学性能试验机上，操作电脑，缓慢将圆锥头插入合金环内，直到试验力大于300N，但不破坏合金环；
4)、待试验力稳定后，读取合金环所受的应力F；
5)、测量变形后合金环的半径R；
6)、根据公式带入R0，E，R和F值，计算出合金环激励响应参数μ；
7)、重复上述步骤，多次测量得到μ1、μ2…μn，根掘公式得到合金环平均激励响应参数标准方差
8、计算得到合金环的激励响应参数为

Claims (1)

1.一种形状记忆合金环激励响应测量方法，其特征在于，包含以下步骤：
1)、测量合金环的原始半径R0，查阅合金环的弹性模量E；
2)、将合金环固定，将试验圆锥头缓慢插入合金环内，直到试验力大于300N，但不破坏合金环；
3)、待试验力稳定后，读取合金环所受的应力F；
4)测量变形后合金环的半径R；
5)根据公式带入R0，E，R和F值，计算出合金环激励响应参数μ；
6)重复上述步骤，多次测量得到μ1、μ2…μn，根据公式得到合金环平均激励响应参数 <mrow> <mover> <mi>&amp;mu;</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>+</mo> <mo>...</mo> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> <mi>n</mi> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow> 标准方差 <mrow> <mi>&amp;delta;</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <mfrac> <mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <mover> <mi>&amp;mu;</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <mover> <mi>&amp;mu;</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <mo>...</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;mu;</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>-</mo> <mover> <mi>&amp;mu;</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac> </msqrt> <mo>;</mo> </mrow>
7)计算得到合金环的激励响应参数为
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103994842A (zh) * 2014-06-05 2014-08-20 盐城工学院 基于切断弯曲法的复合材料环状零件残余应力测量方法

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Title
Fe-Mn-Si-Cr形状记忆合金管接头的研究;刘建辉;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士) 工程科技Ⅱ辑》;20020615(第1期);第18-21页 *

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