基于PCL的一维形状记忆合金系统的开发与应用.doc

基于PCL的一维形状记忆合金系统的开发与应用
王明义 裘进浩 季宏丽 摘要:智能材料的发展给结构设计带来新的方向, Nastran的局限性,,形成智能结构,可以实现控制结构的形状、振动和屈曲等机械性能的目的,广泛应用于航空、航天结构中的驱动器和振动控制领域.[4]由于其本构涉及材料相变动力学和热机耦合问题[5],早期对其研究主要通过理论分析和试验验证,给其在工程中的广泛应用带来一定困难.
本文利用Patran自带的二次开发语言PCL,在前处理中引入SMA材料,能够实现在Patran中对一维SMA材料的定义、,采用用户化界面,流程清晰、使用方便,能实现对布置有SMA丝的智能结构快速建模仿真分析.
1本构模型和在Patran中的实施方式
由图10的结果可以初步确定后缘翼尖位移与作用在SMA丝的温度的关系,,在对SMA驱动器的设计过程中可以根据仿真结果来指导,并为确定SMA丝参数和布置SMA丝位置时提供借鉴,简化设计流程、提高设计效率.
4结论
(1)针对一维SMA本构的特殊性,将其等效为材料热膨胀引入到有限元软件仿真中,实现其随温度变化的形状记忆效应的建模仿真,并实现在Patran中直接建立SMA纤维复合材料和驱动器模型.(2)利用Patran平台的PCL语言,,该模块对于布置有SMA丝的智能结构能显著提高仿真设计效率.(3)编写人机交互的用户化界面,调理清晰、操作简便、易于其他用户操作,进一步扩充Patran在智能结构有限元仿真建模中的应用.
参考文献:
[1]裘进浩, 边义祥, 季宏丽, 等. 智能材料结构在航空领域中研究[J]. 航空制造技术, 2009(3): 26-29.
QIU Jinhao, BIAN Yixiang, JI Hongli, et al. Application of smart materials and structures in aviation industry[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2009(3): 26-29.
[2]刘美娥, 余音, 胡毓仁. 船舶智能结构压电分析Patran/MSC Nastran开发及应用[J]. 舰船科学与技术, 2009, 39(2): 117-120.
LIU Meie, YU Yin, HU Yuren. The exploitation and application of smart marine structure analysis in Patran/MSC Nastran[J]. Ship Science and Technology, 2009, 39(2): 117-120.
[3]陶宝祺. 智能材料结构[M]. 北京: 国防工业出版社, 1997: 32-38.
[4]于东, 张博明, 梁军, 等