本發(fā)明涉及一種變剛度結(jié)構(gòu)，特別是一種電驅(qū)記憶合金絲拼接陣列式空間變剛度拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、形狀記憶合金是一種特殊的智能材料，其中應(yīng)用最為廣泛的是鎳鈦形狀記憶合金，其具有良好的形狀記憶效應(yīng)和超彈性，能夠在特定溫度下恢復(fù)到預(yù)定形狀。形狀記憶合金的形狀記憶效應(yīng)源于其相變行為，這類合金在高溫狀態(tài)下處于奧氏體相，在低溫狀態(tài)下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體相。當(dāng)合金在馬氏體相下被變形后，若加熱至高溫，材料將會恢復(fù)到原始的奧氏體形狀。因其獨特的性質(zhì)，形狀記憶合金被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療器械、航空航天、建筑工程等領(lǐng)域。

2、變剛度結(jié)構(gòu)是一種能夠根據(jù)外部環(huán)境或負(fù)載條件動態(tài)調(diào)整其剛度特性的結(jié)構(gòu)，其基本原理是通過調(diào)節(jié)材料或結(jié)構(gòu)的剛度以適應(yīng)不同的工作條件或需求。這種調(diào)整可以通過多種方式實現(xiàn)，包括材料的相變、幾何形狀的變化、以及外部控制機制等。變剛度結(jié)構(gòu)在多個領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用，例如在航空航天領(lǐng)域中，用于飛機和航天器的機翼、尾翼等部件，以提高飛行性能和安全性；在建筑工程中，用于抗震結(jié)構(gòu)和自適應(yīng)建筑，以增強結(jié)構(gòu)的抗震能力和適應(yīng)性。目前，變剛度結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方法主要是利用形狀記憶合金、壓電材料和相變材料等智能材料在外部刺激(如溫度、電場等)作用下能改變剛度的特性，進(jìn)而改變整體結(jié)構(gòu)的剛度。但是這些方面的研究還處于起步階段，相關(guān)技術(shù)需要進(jìn)一步完善和優(yōu)化，在材料開發(fā)、優(yōu)化設(shè)計、控制策略等方面都需要有更深入的研究。因而進(jìn)行一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易于控制的變剛度拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計對于解決現(xiàn)有問題、完善和優(yōu)化相關(guān)技術(shù)具有重要意義。

3、綜上所述，一種電驅(qū)記憶合金絲拼接陣列式空間變剛度拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，先通過擰動連接雙頭螺柱和板件的螺母來調(diào)節(jié)板件間距離的方式初步調(diào)節(jié)整體結(jié)構(gòu)剛度，再通過給記憶合金絲供電的方式精確控制整體結(jié)構(gòu)剛度，并采用可拼接的空間拓?fù)潢嚵蟹绞?。本發(fā)明用以解決變剛度結(jié)構(gòu)的剛度控制難度大和尺寸受限的問題，能降低加工成本，并且安裝操作簡單，具有重大的理論研究意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種電驅(qū)記憶合金絲拼接陣列式空間變剛度拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。整個單元結(jié)構(gòu)中心對稱，內(nèi)板與外板所在平面相互平行，所有記憶合金絲相互平行且與內(nèi)、外板平面相互垂直；先通過擰動螺母來調(diào)節(jié)板件間距離的方式初步調(diào)節(jié)整體結(jié)構(gòu)剛度，再通過給記憶合金絲供電的方式精確控制整體結(jié)構(gòu)剛度。另外，在單獨制作完成若干個單元體結(jié)構(gòu)之后，可利用連接板將其拼接在一起，以此來達(dá)到空間拓?fù)涞哪康摹?/p>

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、一種電驅(qū)記憶合金絲拼接陣列式空間變剛度拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的單元體結(jié)構(gòu)主要由兩個內(nèi)板和兩個外板組成，內(nèi)板分為上內(nèi)板和下內(nèi)板，外板也分為上外板和下外板，由于單元結(jié)構(gòu)中心對稱，故內(nèi)、外板的上、下之分可互換，此外，內(nèi)板與外板相互平行且不直接接觸，而是通過記憶合金絲、雙頭螺柱和螺母相連。所有記憶合金絲相互平行且與內(nèi)、外板平面相互垂直，并通過玻璃纖維管、絕緣紙墊片、夾線鋁套管與板件進(jìn)行絕緣式安裝連接，先通過擰動螺母來調(diào)節(jié)板件間距離的方式初步調(diào)節(jié)整體結(jié)構(gòu)剛度，再通過給記憶合金絲供電的方式精確控制整體結(jié)構(gòu)剛度。所有外板的尺寸大小均相同，所有內(nèi)板的尺寸大小也相同，制作完成的單元結(jié)構(gòu)均可在空間內(nèi)通過連接板進(jìn)行拼接，從而沿上下、前后、左右方向任意拓?fù)洹?/p>

4、本發(fā)明的優(yōu)勢在于：首先，通過擰動螺母來調(diào)節(jié)板件間距離的方式初步調(diào)節(jié)整體結(jié)構(gòu)剛度，再通過給記憶合金絲供電的方式精確控制整體結(jié)構(gòu)剛度。其次，整個單元結(jié)構(gòu)中心對稱，內(nèi)板與外板相互平行，記憶合金絲相互平行且與板件平面相互垂直，結(jié)構(gòu)簡單且美觀，安裝方便。另外，記憶合金絲均采用玻璃纖維管、絕緣紙墊片、夾線鋁套管與板件進(jìn)行絕緣式安裝連接，這種連接方式簡單牢固且能夠?qū)崿F(xiàn)單獨地給一根或者幾根記憶合金絲通電，從而可以更加精確地調(diào)控整體結(jié)構(gòu)的剛度。最后，外板的尺寸大小均相同，內(nèi)板的尺寸大小也相同，所有完整的單元結(jié)構(gòu)均可在空間內(nèi)通過拼接，沿上下、前后、左右方向任意拓?fù)?。整個變剛度結(jié)構(gòu)原理明確、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安裝簡單。

技術(shù)特征：

1.一種電驅(qū)記憶合金絲拼接陣列式空間變剛度拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于：這種基于電驅(qū)形狀記憶合金絲的變剛度拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由8種零件組成，即雙頭螺柱(1)、螺母(2)、內(nèi)板(3)、玻璃纖維管(4)、形狀記憶合金絲(5)、外板(6)、絕緣紙墊片(7)、夾線鋁套管(8)。

2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種電驅(qū)記憶合金絲拼接陣列式空間變剛度拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于：內(nèi)板與外板所在平面相互平行，記憶合金絲相互平行且與板件平面相互垂直，外板均為結(jié)構(gòu)尺寸相同的“十”字型板，內(nèi)板均為結(jié)構(gòu)尺寸相同的“一”字型板，所有制作完成的單元結(jié)構(gòu)均可在空間內(nèi)通過“l(fā)”型連接板或“一”字型連接板進(jìn)行拼接，以此來沿上下、前后、左右方向任意拓?fù)潢嚵小?/p>

3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種電驅(qū)記憶合金絲拼接陣列式空間變剛度拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于：先通過擰動連接雙頭螺柱和板件的螺母來調(diào)節(jié)板件間距離的方式初步調(diào)節(jié)整體結(jié)構(gòu)剛度，再通過給記憶合金絲供電的方式精確控制整體結(jié)構(gòu)剛度，記憶合金絲均通過玻璃纖維管、絕緣紙墊片、夾線鋁套管與金屬板件進(jìn)行絕緣式安裝連接，這種連接方式簡單牢固且能夠?qū)崿F(xiàn)單獨地給一根或者幾根記憶合金絲通電，從而可以更加精確地調(diào)控整體結(jié)構(gòu)的剛度。

技術(shù)總結(jié)
一種電驅(qū)記憶合金絲拼接陣列式空間變剛度拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由雙頭螺柱、螺母、絕緣紙墊片、玻璃纖維管、夾線鋁套管、內(nèi)板、外板、記憶合金絲組成，先通過擰動連接雙頭螺柱和板件的螺母來調(diào)節(jié)板件間距離的方式初步調(diào)節(jié)整體結(jié)構(gòu)剛度，再通過給記憶合金絲供電的方式精確控制整體結(jié)構(gòu)剛度；記憶合金絲均通過玻璃纖維管、絕緣紙墊片、夾線鋁套管與板件進(jìn)行絕緣式安裝連接，這種連接方式簡單牢固且能夠?qū)崿F(xiàn)單獨地給一根或者幾根記憶合金絲通電，從而更加精確地調(diào)控整體結(jié)構(gòu)剛度；外板均為結(jié)構(gòu)尺寸相同的“十”字型板，內(nèi)板均為結(jié)構(gòu)尺寸相同的“一”字型板，所有單元結(jié)構(gòu)均可在空間內(nèi)通過連接板進(jìn)行拼接，從而沿上下、前后、左右方向任意拓?fù)洹?br/>
技術(shù)研發(fā)人員：裴永臣,楊斌程,袁旺旺
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6