《形状记忆合金智能结构》以航空航天领域的结构设计需求为背景，通过开展设计需求分析、结构方案设计、材料性能测试、本构模型表征、驱动器设计、结构设计及优化、试验测试与验证、产品工程化等环节，提出和发展了针对形状记忆合金智能结构较完整的基础理论、设计方法及研制流程；同时，给出了形状记忆合金智能结构的工程应用实例，以期进一步推动形状记忆合金智能结构的工程应用。
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目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 智能结构 1
1.1.1 结构衍变历史 1
1.1.2 智能材料特点 2
1.1.3 智能结构定义 4
1.2 形状记忆合金 5
1.2.1 宏观力学特性 5
1.2.2 微观相变机制 7
1.2.3 SMA发展历程 9
1.3 SMA智能结构 10
1.3.1 定义及分类 10
1.3.2 研制流程 12
1.4 国内外研究现状 15
1.4.1 材料性能测试 15
1.4.2 本构模型表征 18
1.4.3 驱动器设计 22
1.4.4 工程应用 23
1.5 本书内容安排 33
参考文献 34
第2章 SMA材料性能及测试方法 47
2.1 概述 47
2.2 相变温度测试 47
2.2.1 概念及定义 47
2.2.2 测试方法 48
2.2.3 测试实例 50
2.3 基本力学性能测试 52
2.3.1 概念及定义 52
2.3.2 测试方法 54
2.3.3 测试实例 56
2.4 力学性能衰减测试 59
2.4.1 概念及定义 59
2.4.2 测试方法 60
2.4.3 测试实例 61
2.5 热处理工艺 68
2.5.1 消除加工硬化 68
2.5.2 调节相变温度 69
2.5.3 改善力学性能 70
2.5.4 设定初始形状 71
2.6 小结 72
参考文献 72
第3章 SMA本构模型 73
3.1 概述 73
3.2 多相变SMA本构模型 73
3.2.1 三维本构模型 73
3.2.2 有限元数值计算及验证 80
3.2.3 一维本构模型 89
3.3 考虑循环衰减的一维本构模型 92
3.3.1 循环衰减特点 92
3.3.2 衰减控制方程 96
3.3.3 算例及验证 97
3.4 拟温度法 101
3.4.1 拟温度法原理 101
3.4.2 拟温度法算例 103
3.5 折线型超弹性本构模型 105
3.5.1 折线型模型 106
3.5.2 等价线性化分析 107
3.5.3 单自由度系统算例 108
3.6 小结 109
参考文献 109
附录符号对照表 112
第4章 SMA驱动器设计理论与方法 116
4.1 概述 116
4.2 驱动器分类及特点 116
4.2.1 恒定载荷驱动器 117
4.2.2 线性变载荷驱动器 117
4.2.3 突变载荷驱动器 118
4.2.4 不同运动输出的驱动器 119
4.3 驱动器的性能设计 121
4.3.1 恒定载荷驱动器 121
4.3.2 线性变载荷驱动器 124
4.3.3 突变载荷驱动器 129
4.4 驱动器的寿命预测 132
4.4.1 失效过程分析 133
4.4.2 寿命预测模型 134
4.4.3 试验验证 138
4.5 小结 142
参考文献 142
第5章 SMA航天压紧释放机构 145
5.1 概述 145
5.2 挂钩式压紧释放机构SMA-100 145
5.2.1 设计需求分析 145
5.2.2 结构方案设计 146
5.2.3 驱动器设计 146
5.2.4 试验测试与验证 147
5.3 分瓣螺母压紧释放机构SMA-3600 150
5.3.1 设计需求分析 150
5.3.2 结构方案设计 151
5.3.3 驱动器设计 153
5.3.4 试验测试与验证 154
5.4 二级触发压紧释放机构SMA-10000 158
5.4.1 设计需求分析 158
5.4.2 结构方案设计 158
5.4.3 驱动器设计 160
5.4.4 试验测试与验证 161
5.5 分组滚棒压紧释放机构SMA-30000 168
5.5.1 设计需求分析 168
5.5.2 结构方案设计 168
5.5.3 驱动器设计 170
5.5.4 试验测试与验证 171
5.6 小结 175
参考文献 175
第6章 SMA航天锁紧机构 177
6.1 概述 177
6.2 SMA磁悬浮飞轮锁紧机构 177
6.2.1 设计需求分析 177
6.2.2 结构方案设计 178
6.2.3 驱动器设计 179
6.2.4 试验测试与验证 180
6.3 SMA馈源锁紧机构 185
6.3.1 设计需求分析 185
6.3.2 结构方案设计 185
6.3.3 驱动器设计 186
6.3.4 试验测试与验证 187
6.4 SMA电机 190
6.4.1 设计需求分析 190
6.4.2 结构方案设计 191
6.4.3 驱动器设计 192
6.4.4 试验测试与验证 194
6.5 小结 196
参考文献 197
第7章 SMA减振结构 199
7.1 概述 199
7.2 主动变刚度的转子支承结构 199
7.2.1 设计需求分析 199
7.2.2 结构方案设计 200
7.2.3 驱动器设计 204
7.2.4 试验测试与验证 205
7.3 拟橡胶金属减振器 210
7.3.1 拟橡胶金属元件 211
7.3.2 减振器结构 215
7.3.3 减振器性能试验 215
7.3.4 其他SMA阻尼减振结构 220
7.4 考虑预应力的大阻尼减振器设计 223
7.4.1 预压缩对SMA减振器特性的影响 225
7.4.2 考虑预压缩、预拉伸影响的减振器设计 229
7.5 小结 232
参考文献 233
第8章 SMA强度自适应结构 234
8.1 概述 234
8.2 主动阻止裂纹扩展结构 234
8.2.1 工作原理 234
8.2.2 结构制作 236
8.2.3 结构方案设计 237
8.2.4 试验测试与验证 242
8.3 均载螺栓 249
8.3.1 工作原理 250
8.3.2 结构方案设计 252
8.3.3 试验测试与验证 254
8.4 小结 259
参考文献 259
第9章 总结 261
9.1 研制流程总结 261
9.2 未来发展趋势 270
参考文献 271
第1章绪论
1.1智能结构
结构是反映有形物体或无形认知等相互之间关系的概念。结构本身可以由一个或多个物体组成，如机械结构、建筑结构等；也可以是一种属性，如社会结构、数据结构等［1，2］。本书的结构是指由单个或者多个物体组成，能够维持自身形状，并具有一定刚度、阻尼和承载能力的装配体。
按照来源不同，结构可以划分为天然结构和人造结构。天然结构广泛存在于自然界中，如岩石、地壳、植物和动物的组成部分等；人造结构是人类在自然界物体的基础上发明和制造的，如石器、机械、电子产品等。
1.1.1结构衍变历史
天然结构，尤其是生物体相关的结构，在大自然的长期进化和衍变过程中，形成了经过优化、高效的组织形式，使结构不单具有传统的刚度、承力、支撑功能，还能够根据外界环境的变化，自我传感、思考、驱动，以改变自身的状态，适应外界环境，具有智能化的特征。例如，人类的皮肤（图1.1），它本身集多种传感、驱动功能为一身，不仅作为人体的保护结构，还具有温度、湿度、压力等传感功能，能驱动毛孔、汗毛、汗腺等的运动，实现人体温度调节。再如，蚕茧（图1.2）是非常轻质的多孔结构，其内部结构优化、高效，不仅透气性好，还有一定的阻尼，能够消耗一定的外界攻击能量，保护蚕蛹免受伤害。
图1.1人类皮肤结构
图1.2蚕茧
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