具有強度控制功能的SMA纖維復(fù)合材料試件的制備方法研究.pdf

1、形狀記憶合金(SMA)作為一種智能材料,具有形狀記憶效應(yīng)和超彈性,可以當作傳感器和驅(qū)動器來使用。將SMA纖維復(fù)合于金屬或環(huán)氧樹脂基體中形成SMA智能復(fù)合材料,其材料的性能例如模量、強度、阻尼等可以隨著SMA智能復(fù)合材料纖維的溫度的改變而改變。
　　 本文以制作出擁有強度控制功能并且具有工程實用價值的SMA復(fù)合材料構(gòu)件主要目的。結(jié)合熱傳導(dǎo)和熱對流的理論,推導(dǎo)出SMA環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的圓柱模型中SMA纖維表面溫度與通電電流之間的關(guān)系

2、,解決了環(huán)氧樹脂基體中SMA纖維在加熱過程中溫度不易測得的問題。利用直流電源加熱的方式對SMA纖維的回復(fù)力特性進行了試驗研究,NiTi形狀記憶合金纖維受限回復(fù)的應(yīng)力高達747MPa。
　　 本文對SMA環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的手工制作方案和制備工藝進行了研究,利用PVC塑料片做模具可以保證試件的表面光滑,用泡沫塑料板做兩端的堵頭既可以用來固定纖維又可以防止樹脂沿著纖維與堵頭的縫隙漏出。設(shè)計制作的纖維固定裝置可以限制預(yù)應(yīng)變SMA纖維在

3、高溫固化的過程中回復(fù)。采用本方案制作出的試件質(zhì)量可靠,力學(xué)性能穩(wěn)定。
　　 高預(yù)應(yīng)變的SMA纖維可以提供較大的回復(fù)力,然而,高預(yù)應(yīng)變的SMA纖維在回復(fù)的過程中會對周圍基體產(chǎn)生很大的剪力,破壞纖維與基體之間的界面性能。因此,本文對不同預(yù)應(yīng)變的SMA纖維復(fù)合材料試件在通電加熱的條件下進行了拉伸試驗,實驗結(jié)果表明,復(fù)合材料試件的拉伸強度隨著SMA預(yù)應(yīng)變的增大而增加,復(fù)合材料試件脫膠時的應(yīng)變隨著SMA預(yù)應(yīng)變的增大而減小。