基于形状记忆合金的结构刚度控制研究

摘要

以超声速飞行器结构气动热软化现象为背景,提出了基于形状记忆合金(shape memory alloys,简称SMA)的结构刚度控制方法。设计了实验模型和全铝对照模型,对模型进行频响测试,研究模型刚度控制效果。利用温控箱调节模型的整体温度,研究模型的一阶固有频率与温度的关系。提出了将SMA条带作为加强筋的舵面结构,研究了结构刚度随环境温度升高的变化趋势。考虑到在环境温度作用下SMA不一定能完全相变,搭建了结构刚度主动控制系统。结果表明:结构刚度随着环境温度的增加先是逐渐减小,而后慢慢变大慢慢减小,其在SMA奥氏体相变结束温度处的刚度最大;结构控制后的一阶固有频率与控制前相比增幅可达10%;利用大电容的瞬时放电驱动SMA,使其完全相变,响应时间可达15ms。