采用形状记忆合金的斜拉索振动控制试验研究

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本文首先对理想控制策略下的拉索振动控制做了理论分析,表明具有很好的减振效果,并针对实际情况提出了通过周期切换SMA状态给拉索不断施加扰动的方式进行制振的实际控制策略。然后对用于试验的SMA进行了性能试验,着重针对了以下几个问题:(1)探讨了SMA相变温度点在外应力作用下的的变化。试验表明在应力超过一定值后,奥氏体相变开始和结束温度点即As、Af有显著提高。(2)研究了在不同状态下SMA的弹性模量变化。试验表明奥氏体弹性模量约是马氏体弹性模量的两倍。(3)讨论了SMA在不同相态的阻尼耗能性能的优劣。最后,在试验室里张拉了11.7米长的模型拉索,利用水冷-水热方式对SMA丝进行加热冷却。试验采用了Ф3mm和Ф1mm两种不同直径的SMA丝。在初始索力下,Ф3mm丝处于弹性状态,而Ф1mm丝处于大应变状态。试验采用实际控制策略,对分别连接这两种丝的拉索在不同控制周期下的一阶自由振动做了研究。 试验结果表明:(1)SMA在奥氏体状态与马氏体状态切换时,拉索索力将有明显的变化。连接Ф3nmSMA的拉索索力变化大小与理论值吻合很好,而连接Ф1mm的索力变化与之相变却要小的多。(2)对连接Ф3mmSMA丝的拉索,控制效果随着控制周期的减小而提高,但总的来讲,与未控制情况相比,控制效果并不明显。(3)水冷-水热方式对SMA加热冷却的速度令人满意。
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