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1、近年來(lái),自驅(qū)動(dòng)智能折疊結(jié)構(gòu)和以形狀記憶合金為代表的智能材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多。通過(guò)記憶合金相變產(chǎn)生的力與形變來(lái)驅(qū)動(dòng)折疊結(jié)構(gòu),從而達(dá)到對(duì)可折疊結(jié)構(gòu)的控制是本文研究的主要內(nèi)容。這種自驅(qū)動(dòng)折疊結(jié)構(gòu)可以廣泛應(yīng)用于土木工程(如體育場(chǎng)開(kāi)合屋蓋)、航空(智能可變機(jī)翼)、航天(空間站折疊天線)等領(lǐng)域?;谝陨纤?,本文的研究工作如下:
(1)對(duì)單頂點(diǎn)四折痕折紙模型折疊過(guò)程的驅(qū)動(dòng)路徑進(jìn)行了分析,并在考慮對(duì)稱運(yùn)動(dòng)控制約束的條件下分析了六折痕
2、的折紙單元模型運(yùn)動(dòng)路徑的研究。完成了形狀記憶合金絲的相變溫度試驗(yàn),拉伸試驗(yàn),殘余應(yīng)變測(cè)試和恢復(fù)力測(cè)試,確定了形狀記憶合金絲的基本性能。通過(guò)理論驗(yàn)算預(yù)拉伸形狀記憶合金絲對(duì)有厚度折板構(gòu)件驅(qū)動(dòng)的可行性,并根據(jù)四折痕模型的一種運(yùn)動(dòng)路徑,嘗試用形狀記憶合金絲進(jìn)行驅(qū)動(dòng),模型最終達(dá)到了一定的折疊效果。
(2)對(duì)金屬材料的柔性鉸性能進(jìn)行了有限元分析與實(shí)驗(yàn)研究。常規(guī)的折紙模型在理想狀態(tài)下是沒(méi)有任何剛度的,因此對(duì)其驅(qū)動(dòng)存在著不可控性。當(dāng)在折板構(gòu)件
3、中部布置柔性鉸時(shí),可以通過(guò)力或者能量控制其折疊/展開(kāi)的進(jìn)程。比較不同柔性鉸的折疊效果,通過(guò)提出的相關(guān)折疊性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)對(duì)比結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)娜嵝糟q形式將其應(yīng)用在Miura折紙模型中。闡述了驅(qū)動(dòng)能量與折疊程度的相關(guān)聯(lián)性,并對(duì)不同柔性鉸模型在折疊達(dá)到特定角度的情況下,計(jì)算所需驅(qū)動(dòng)力以及驅(qū)動(dòng)能量。
(3)考慮到構(gòu)件折疊時(shí)所產(chǎn)生的面外變形,嘗試建立可以針對(duì)構(gòu)件面外變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)調(diào)節(jié)的智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。以光纖光柵和形狀記憶合金兩
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