基于形状记忆合金的结构刚度控制研究

第３７卷第５期　振动、测试与诊断　ＶｏｌＩ　３７　ＮＯ．５　２０１７年１０月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ　０ｃｔ．２Ｏ１７　基于形状记忆合金的结构刚度控制研究　项智慧　，　季宏丽　，　郝　林　，　裘进浩　，　李雨时　（１．南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京，２１００１６）　（２．中国航天科工集团第二研究院北京，１００８５４）　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：结构剐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ｌｏ　；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１５　ｍｓ。　关键词形状记忆合金条带；刚度控制；固有频率；温度；快速响应　中图分类号０３２７；ＴＢ５３５；ＴＨ１２２　了埋有ＳＭＡ丝的复合材料薄板，利用ＳＭＡ弹性模　引　言　量随温度变化的特性，通过电流加热ＳＭＡ丝，大幅　度改变ＳＭＡ丝的弹性模量，从而改变复合材料薄　随着航空航天技术的发展，飞行器速度不断提　板的弹性模量，达到避开结构共振的目的。Ｚａｍａｎ　升，导致气一动～热一弹耦合作用对飞行器结构的动力　等ｌ＿８　在复合材料板中布置不同角度的ＳＭＡ丝，并　学特性影响越来越大，由此带来的气动加热问题越　对其振动特性和阻尼特性进行了研究，结果表明，驱　发严重。气动加热导致在结构表面形成高温以及热　动ＳＭＡ使其完全相变可以明显提高结构的刚度和　梯度，使得材料的弹性模量和强度降低，并在结构内　阻尼特性。Ｍａ等　利用ＳＭＡ的阻尼特性设计了　部产生热应力。在热应力和材料力学性能降低的双　一种ＳＭＡ金属橡胶阻尼器，并将其应用在机械电　重影响下导致结构刚度迅速下降。为了改善飞行过　机转子振动控制中。王明义等　叨利用ＳＭＡ的高回　程中飞行器结构由于气动热导致的刚度下降引起的　复应力提出了在平板结构上布置ＳＭＡ丝的刚度控　热颤振、热屈曲等问题，需要发展一种智能结构，能　制方法，通过调节ＳＭＡ的驱动温度、含量和布置方　够根据外部热环境自行调节结构刚度，或者能够在　式可以有效地控制结构刚度。　外部激励作用下控制结构刚度。ＳＭＡ作为一种特　研究表明，利用ＳＭＡ材料独特的性能可以有　殊的金属材料，具有形状记忆效应、超弹性效应、良　效地实现对结构刚度的控制，然而由于ＳＭＡ一维　好的阻尼特性以及奥氏体相弹性模量高于马氏体相　本构方程提出较早，研究较为方便，导致目前大部分　等特性，这使得ＳＭＡ广泛应用在航空航天、医疗、　研究集中在ＳＭＡ丝上口　。　。在复合材料结构中植　土木及机械等领域　］。　入ＳＭＡ丝是一种常见的刚度控制方法［６　］，但由于　国内外很多学者利用ＳＭＡ的特性将其应用在　ＳＭＡ纤维编织技术以及复合材料制备技术的限　振动控制领域，并做了大量的研究。Ｒｏｇｅｒｓ等　］最　制［１　使得这种方法很难在工程实际中得到应用。　早提出将ＳＭＡ纤维埋人复合材料结构中，同时驱　本研究以超声速飞行器气动加热为背景，针对结构　动ＳＭＡ以改变结构的振动特性　Ｍｏｔｏｇｉ等Ｌ７］研究　热软化现象，利用ＳＭＡ条带作为加强筋，布置在结　＊　国家自然科学基金资助项目（１１３７２１３３）；高校基本科研业务费专项资金资助项目（ＮＥ２０１５１０１￣ＮＥ２Ｏ１５Ｏ０）；机　械结构动力学及控制国家重点实验室（南京航空航天大学）自主研究课题资助项目（Ｏ５１５ＹＯ２）；江苏高校优势建筑工　程资助项目（ＰＡＰＤ）　收稿日期：２０１５—０９—１１；修回日期：２０１５—１１一Ｏ４　９５８　振动、测试与诊断　第３７卷　构上。通过调节ＳＭＡ的温度从而实现对结构刚度　试验方法》来执行。文中使用的ＳＭＡ材料参数为：　奥氏体相弹性模量５５　ＧＰａ；马氏体相弹性模量为　的控制；利用频响测试实验获得结构的一阶固有频　率，验证结构的刚度控制效果；控制模型温度，研究　结构刚度随温度的变化趋势；最后，考虑到外部热环　境不一定能使ＳＭＡ完全发生相变，需对其施加主　３５．４　ＧＰａ；奥氏体相变开始温度为３５℃，奥氏体相　变结束温度为６Ｏ℃；泊松比为０．３３；密度为　６　４５０　ｋｇ／ｍ。，比热容为０．４５　Ｊ／（ｇ・ｄｅｇ）；潜热能　为１０　Ｊ／ｇ。铝合金的牌号为１０６０，材料参数通过查　询国家标准得到。　１．２刚度控制分析　动控制。针对ＳＭＡ驱动器的输出特性，笔者设计　并搭建了主动控制系统，研究ＳＭＡ的快速响应时间。　１模型及分析　１．１舵面模型及参数　形状记忆合金的弹性模量与其马氏体体积分数　有关，Ｂｒｉｎｓｏｎｃ　。　的工作表明这两者之问成线性关　系，其表达式为　簿　一　图１为飞行器舵面模型示意图。传统舵面通过　在表面布置铝合金或钛合金材质的加强筋，来增加　结构刚度和强度。通常升高温度，材料的弹性模量　下降，导致结构一阶固有频率降低。然而ＳＭＡ的　弹性模量在相变过程中随着温度的升高而逐渐增　大，根据这一特性将铝加强筋用ＳＭＡ条带代替，在　热环境或主动控制系统作用下ＳＭＡ发生相变，使　得其弹性模量增大，从而实现对结构刚度的控制。　通过在反面对称布置加强筋以减小由于热膨胀系数　不同而导致的热应力对结构刚度的影响。由于飞行　器结构的失稳最先发生在一阶固有频率处，因此主　要考虑对结构一阶固有频率进行控制，加强筋的布　置方式由铝板结构的一阶固有振型决定。　３Ｏ４０　５０　６０　７０　８０９０１００　℃　图１舵面模型示意图　图２　ＳＭＡ的ＤＳＣ升温　（单位：ｒａｍ）　曲线图　Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｏｆ　ｒｕｄｄｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ＳＭＡ　（ｕｎｉｔ：ｒａｍ）　文中选用的ＳＭＡ为富镍Ｎｉ—Ｔｉ形状记忆合金，　利用差示扫描量热法（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｃａｌｏ—　ｒｉｍｅｔｒｙ，简称ＤＳＣ）测量其相变温度和潜热能，由　于本实验中只考虑升温过程，因此只需测ＳＭＡ的　升温曲线。图２给出了ＤＳＣ升温曲线图。ＳＭＡ的　比热容通过比较已知比热容的标准样品和ＳＭＡ的　ＤＳＣ测量结果来计算得到。ＳＭＡ的弹性模量通过　电子万能试验机来测量，试件的制备与测量方法按　照国家标准《ＧＢ／Ｔ　２２８．１－２０１０金属材料室温拉伸　试验方法》和《ＧＢ／Ｔ　４３３８－２００６金属材料高温拉伸　Ｅ（　）一ＥＡ＋　（ＥＭ～ＥＡ）　（１）　其中：Ｅ　为ＳＭＡ处于奥氏体相的弹性模量；ＥＭ为　ＳＭＡ处于马氏体相的弹性模量。　在温度载荷作用下，ＳＭＡ发生奥氏体相变，马　氏体体积分数表达式［１　为　一　１｛ｃｏｓ　　ｌｎ　（丁一Ａ　）一子　｝十１｝　（２）　ａＡ一　（３　其中：Ａ　为奥氏体相变开始温度；Ａ，为奥氏体相变　结束温度；Ｃ　为应力温度转换系数；　为应力。　ＳＭＡ奥氏体相的弹性模量一般为马氏体相的　ｌ＿５～３倍　。引，结合式（１）（２）可知，ＳＭＡ弹性模量　之间具有非线性的函数关系，并随着温度的升高而　逐渐增大。文中将ＳＭＡ应用于结构振动控制中利　用了其弹性模量随温度变化这一特性。结构的自由　振动方程为　（Ｋｒ一　Ｍ）｛　）一０　（４）　其中：Ｋ　为结构的整体刚度矩阵，与模型温度有关；　为结构的固有频率；Ｍ为结构的整体质量；妒为结　构的固有振型。　从上述方程可以看出，结构的模态特性主要与　结构的整体质量和刚度有关，当质量不变时，只与结　构刚度有关。将ＳＭＡ布置在结构中，弹性模量的　增加导致结构整体刚度Ｋｔ的提升，从而实现对结　构刚度的控制。　２实验系统设计　２．１实验模型设计　图３给出了ＳＭＡ实验模型（ｍｏｄｅｌ　１）的正反两　面，图中加强筋通过ＡＢ胶（ＵＨＵ　Ｐｌｕｓ　３００）布置在　铝板上，铝板厚度为２　ｍｍ。３～６，９，１０号加强筋选　第５期　项智慧．等：丛　形状记忆合金的结卡句刚度控制研究　用ＳＭＡ，厚度为２．５　ｍｍ；１，２，７，８号加强筋选用铝　堪　蘧一　＿　哪　司　合金，厚度为２　ｍｍ。结构的一阶振型主要集中在　４，５，６，９，１０号加强筋　，１，２，７，８号加强筋对刚度　的控制效果影响较小，因此未将其用ＳＭＡ替代。　ＳＭＡ和铝合金的热膨胀系数不同导致在温度影响　下结构内部产生热应力，在反面　置加强筋是为ｒ　减小因温度引起的热应力对结构刚度的影响。图中　陶瓷压电片用以在频响实验中激励模型。　（ａ）模拟正面　（ａ）Ｆｒｏｎｔｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　■　（ｂ）模型反面　（ｂ）Ｒｅａｒ　ｖｉｅｗ　ｏｆｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　图　ｌ　令铝模Ｊ　实物图　Ｆｉｇ．，１　Ｐｉｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｍｏｄｅｌ　感器、温控箱、采集　Ｎｉ　９２３４，发波卡Ｎｉ　９２６３干¨功　率放大器等组成。ＬａｂＶｉｅｗ程序通过发波卡发ｍ　激励信号，信号经过功率放大器放大后驱动　电陶　瓷片激励模　，使其产牛振动；加速度传感器检测剑　（ａ）模拟正面　（ａ）Ｆｒｏｎｔｖｉｅｗ　ｏｆｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　（ｂ）模型反面　（ｂ）Ｒｅａｒ　ｖｉｅｗ　ｏｆｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　模型的振动后输出卡【Ｉ应的信号，信号通过采集Ｆ－被　Ｉ．ａｂＶｉｅｗ程序记录　进行处理。采川温控箱模拟　罔３　ＳＭＡ实物模　Ｆｉｇ．３　Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｏｆ　ｔｈｅ　ＳＭＡ　ｍｏｄｅｌ　热环境对模型进行ＪＪｕ热．使ＳＭＡ发，ｌｉ　变，加热温　度可从温控箱中直接滇出。　模型温度的升高导致铝板刚度下降．从而影响　结构刚度的控制效果。为了验证实验模型的刚度控　制效果，设置全铝实验模型作为对照组，对应温度升　高而ＳＭＡ弹性模量与常温下一样的情况。为保证　全铝模型与ＳＭＡ模型常温（／’　）和高温下（６０℃）一　阶固有频率（＾）基本一致，对铝合金的厚度进行有　限元仿真优化分析，优化方法选用遗传算法，优化目　标为全铝实验模型和刚度控制模型。在常温和高温　下（ＳＭＡ弹性模量不随温度升高而增大）一阶固　图５测试系统示意图　Ｆｉｇ．５　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｏｆ　ｔｅｓｔ　ｓｙｓｔｅｍ　有频率保持一致优化结果表明：当加强筋的厚度选　用０．４　ｍｍ时，其仿真结果与优化目标基本一致，如　表１所示。　表１仿真优化结果　Ｔａｂ．１　Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｈｚ　２．３主动控制实验装置的搭建　考虑到ＳＭＡ在气动热环境下可能未完全相　变，需对其进行主动控制，研究ＳＭＡ完全相变所需　的时问。ＳＭＡ条带通过热能来驱动，其响应时间主　要取决于加热方式。ＳＭＡ通过大电容的瞬时放电　来驱动，使其完全发生相变，从而实现对结构刚度的　主动控制。利用电子万能试验机给ＳＭＡ试件施加　图４给出了全铝实验模型（ｍｏｄｅｌ　２）的正反两　面，模型的整体尺寸和加强筋布置位置、陶瓷压电片　预压缩应变，在热载荷作用下会恢复伸长。ＳＭＡ试　件的原始尺寸为４０　ｍｍｘ　４　ＩＴｌｍ×２．５　ｍｍ，质量为　２．５８　ｇ，电阻大约为１８　ｍｒ１。图６给出了ＳＭＡ快速　的布置方式和位置以及边界条件等都与ＳＭＡ实验　模型完全保持一致。　２．２频晌测试系统的搭建　响应实验测试系统示意图，该测试系统主要由具有　预压缩应变的ＳＭＡ、开关、电容器、采集卡Ｎｉ一９２２９、　连接ＳＭＡ的铜块以及铜缆线等组成。所选电容的　电容量为０．２２　Ｆ，额定电压为２５　Ｖ，串联损耗电阻　为５．３　ｍｎ。实验中将４个电容通过铜条并联在一　起以增加电容器的电容量。由于总电阻很小，瞬问　为了研究温度载荷作用下模型的刚度控制效　果，需对模型进行频响测试，测试系统如图５所示。　该测试系统主要由实验对象、陶瓷压电片、加速度传　９６Ｏ　振动、测试放电电流达到几百安培，因此选用７Ｏ平方的铜缆。　图６　主动控制实验系统示意图　Ｆｉｇ．６　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　为了提高加热效率，减小ＳＭＡ的响应时间，应　尽可能地减小电路中的开关电阻、铜缆线电阻以及　连接处接触电阻。开关的闭合时间要小于１　ｍｓ以　避免闭合过程中产生能量损耗。开关主要由两个铜　块组成，通过弹簧的回复力贴合在一起，两者的接触　面积为１２　ｃｍ　，如图６中所示。在断开状态，铜块　之间通过尼龙线的拉力分开；剪断尼龙线，开关闭　合。实验中所用的缆线长度大约２　ｍ，电阻约为　０．５　ｍＱ。铜缆线与开关、电容、铜块之间通过紫铜接　头连接，因此其电阻可以忽略不计。将ＳＭＡ固定　在铜块５　ｍｍ深的槽内使得它们串联在一起，其电　阻也可忽略不计。激光位移传感器用于测量ＳＭＡ　的回复变形，其输出信号通过采集卡Ｎｉ一９２２９被　Ｉ　ａｂＶｉｅｗ程序记录并处理。通过分析输出信号与　时间的关系确定ＳＭＡ的响应时间。　由于ＳＭＡ的电阻很小，因此需要考虑导线电　阻和电容器的内阻，ＳＭＡ响应时间是指其从常温加　热到奥氏体相变结束温度完成相变所需的时间。相　变过程中消耗的总能量一部分用来提高温度，另一　部分用来驱动马氏体向奥氏体相变。根据焦耳定　律，ＳＭＡ的理论响应时问计算公式口　为　１　９ｐｌ　ｔ一一寺Ｒ　６　Ｃｌｏｇ（１一　ＳＬ／Ｕ　０　）　（５）　其中：Ｒ为电路总电阻；Ｅ为ＳＭＡ完全相变所需的　总能量；Ｒｓ为ＳＭＡ的电阻；Ｃ为电容器电容量；　。　为电容器放电电压。　从方程（２）中可以看出，Ｒ，Ｃ，【，。这三个参数影　响ＳＭＡ的响应时间。通过适当地选取电容以及调　节电容器的放电电压可以控制ＳＭＡ的响应时间。　３结果与分析　对模型进行频响测试，并测得在常温下和高温　与诊断　第３７卷　下（６Ｏ℃，此时ＳＭＡ已完全相变）模型的一阶固有　频率。模型由白噪声激励，其频率为２Ｏ～８００　Ｈｚ，　利用采集卡Ｎｉ一９２３４采集加速度传感器的输出信　号，采样频率为１６　３８４　Ｈｚ。在采样过程中对数据　进行平均，平均次数为２００次。　３．１　刚度控制效果分析　图７（ａ）给出了全铝实验模型在常温和高温下　的一阶频响曲线。从图中可以看出，随着温度升高，　模型的固有模态明显降低，常温下全铝模型的一阶　固有频率为１０３．８　Ｈｚ，高温下全铝模型的一阶固有　频率为９９．８　Ｈｚ。实验结果与２．１节中的优化结果　有所偏差，其原因是实验中的边界条件非仿真中的　理想固支边以及模型加工精度的影响。　出［ｐ＼　罂　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　１　Ｏ　Ｏ　１｜Ｈｚ　（ａ）全铝实验模型　（ａ）Ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｍｏｄｅｌ　１００　２００　３００　４００　５ｏｏ　６００　７００　８００　｛ｌ　Ｈｚ　（ｂ）ＳＭＡ实验模型　（ｂ）ＳＭＡｍｏｄｅ１　图７幅频曲线图　Ｆｉｇ．７　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ＣＵｒＶｅＳ　图７（ｂ）为常温和高温下模型的频响曲线。从　图中可以看出，模型的高阶固有频率提升效果明显，　但一阶模态控制效果并不明显；常温下模型的一阶　固有频率为１０７．８　Ｈｚ，高温下模型的一阶固有频率　为１０９．８　Ｈｚ。全铝模型的实验结果表明：温度的升　高会导致模型刚度的下降。对于ＳＭＡ实验模型来　说，温度的升高使得ＳＭＡ弹性模量增大，从而导致　了模型整体刚度的提升。为方便比较ＳＭＡ实验模　型的刚度控制效果，定义模态频率改变率田为　第５期　项智慧，等：基于形状记忆合金的结构刚度控制研究　＇７一　×ｌＯ。　（６）　形可以忽略；然后，随着温度的升高，ＳＭＡ条带发生　相变，并产生较大的变形量；最后，随着温度的继续　其中：ｆｎ为ＳＭＡ弹性模量升高情况下的固有频　率；＾为ＳＭＡ弹性模量不变情况下的固有频率。　文中模型的一阶固有频率改变率为　一　ＸｌＯＯＺ＝ｌＯＺ。　３．２温度对模型一阶固有频率的影响　考虑到温度对结构刚度的影响，在不同温度下　对ＳＭＡ实验模型和全铝实验模型进行了频响测　试。图８给出了模型的一阶固有频率与温度的关　系。从图中看出，全铝实验模型的一阶固有频率随　着温度的升高而逐渐减小，然而ＳＭＡ实验模型的　一阶固有频率先是逐渐减小，然后增大，最后再逐渐　变小；当温度达到ＳＭＡ奥氏体相变结束温度时，模　型的一阶固有频率最大。这与Ｃｈｅｎ等口　计算结果　趋势基本一致。造成这一趋势的原因是在ＳＭＡ温　度小于奥氏体开始相变温度时，随着温度的升高，材　料的软化和结构热应力的产生使得模型一阶固有频　率减小；当温度达到ＳＭＡ奥氏体开始相变温度时，　随着温度的升高，ＳＭＡ开始向奥氏体转变，其弹性　模量逐渐变大，使得模型一阶固有频率增大；当温度　达到奥氏体相变结束温度时，ＳＭＡ此时已相变完　全，随着温度的升高使得模型一阶固有频率减小。　图８模型一阶固有频率与温度之间的关系曲线图　Ｆｉｇ．８　Ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｃｕｒｖｅｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｎａｔｕｒａｌ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｏｆ　ｍｏｄｅｌ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒ—．　ａｔＵｒｅ　３．３主动控制实验结果及分析　图９给出了ＳＭＡ条带在不同电容器电压下变　形量与时间的关系曲线。从图中可以看出，ＳＭＡ的　响应时间随着电容器电压的增大而减小。显然，变　形量与时间的关系主要分为３个阶段。首先，在相　变之前提高ＳＭＡ的温度，由温度引起的热膨胀变　提升，ＳＭＡ完全相变，条带的变形量基本不变。加：２　ｍ：兮∞　　翥　图９　ＳＭＡ的变形量与时间的关系曲线图　Ｆｉｇ．９　Ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｃｕｒｖｅｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄｅ—　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＳＭＡ　ａｎｄ　ｔｉｍｅ　在电容器电容量为０．８８　Ｆ、电压为１８　Ｖ的情　况下，ＳＭＡ的响应时间为２０　ｍｓ左右；将电压增加　到２Ｏ．２　Ｖ，ＳＭＡ的响应时间也相应地减小到　１５　ｍｓ。利用该控制系统驱动ＳＭＡ，可以使结构刚　度在极短的时间内得到提升，从而避免因结构刚度　下降而引起的热颤振、热屈曲等问题。控制系统的　响应时间可通过控制电容量和电压的大小来调节。　４　结　论　１）利用ＳＭＡ高温奥氏体相弹性模量高于马氏　体相这一特性可以实现对结构刚度的控制，并有良　好的控制效果，为以后将ＳＭＡ条带应用在振动控　制中奠定了基础。　２）ＳＭＡ对实验模型刚度控制效果明显，一阶　固有频率增幅能达到１０　。　３）结构的固有频率与ＳＭＡ的驱动温度有关，　随着温度的增加，模型的一阶固有频率先是逐渐减　小，然后增大，最后再逐渐变小。当温度达到ＳＭＡ　奥氏体相变结束温度时，模型的一阶固有频率最大。　４）利用大电容的瞬时放电可以实现对ＳＭＡ的　快速驱动，适当地选择电容型号，调节电容器的放电　电压可以调节控制系统的响应时间，响应时间可达　１５　ｍｓ　参　考　文　献　［１］Ｂｉｌ　Ｃ，Ｍａｓｓｅｙ　Ｋ，Ａｂｄｕｌｌａｈ　Ｅ　Ｊ．Ｗｉｎｇ　ｍｏｒｐｈｉｎｇ　ｃｏｎ—　ｔｒｏｌ　ｗｉｔｈ　ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｌｌｏｙ　ａｃｔｕａｔｏｒｓ　ＥＪ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　８Ｌ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１３，２４　∞　９６２　（　７）：８７９—８９８．　振动、测试与诊断　第３７卷　Ｊｉａｎｇ　Ｅｎｙｕ，Ｚｈｕ　Ｘｉａｏｊｉｎ，Ｓｈａｏ　Ｙｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ａｌｔｅｒｎａ　ｔｉｖｅ　ｄｒｉｖｅｎ　ＳＭＡ　ｓｍａｒｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　［２］　Ｈａｒｄ　Ｄ　Ｊ，Ｌａｇｏｕｄａｓ　Ｄ　Ｃ．Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　ａｐｐｌｉｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕ—　ｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ—Ｐａｒｔ　Ｇ，２００７，２２１（４）：　５３５—５５２．　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｆｏｒ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ＥＪ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｖｉ—　ｂｒａｔｉｏｎ，Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ，２０１３，３３（２）：　２０４—２０９．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　　Ｄ．Ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｌｌｏｙｓ：ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　Ｅ３３　ＭａｎｔｏｖａｎｉＢｏｕｓｓｕ　Ｆ，Ｂａｉｌｌｅｕｌ　Ｇ，Ｐｅｔｉｔｎｉｏｔ　Ｊ　Ｌ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅ１２］　ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｌｌｏｙ　ｆａｂｒｉｃｓ　ｆｏｒ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ—　ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｉｎｅｒａｌｓ，　Ｍｅｔａｌｓ＆Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０００，５２（１０）：３６—４４．　　Ｍ　Ａ．Ｍｅｄｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　［４］　Ｍａｃｈａｄｏ　Ｌ　Ｇ，Ｓａｖｉｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｔｅｘｔ　ａｎｄ　ｃｌｏｔｈｉｎｇ　ＥＪ］．Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｅｘｔ＆　Ｃｌｏｔｈｉｎｇ，２００１，２（１）：１２４—１４２．　Ｂｒｉｎｓｏｎ　Ｌ　Ｃ．０　ｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ　Ｂｅｈａｖｉｏｕｒ　［１３］　ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．Ｂｒａｚｉｌｉａｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｄｉｃａｌ　＆Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００３，３６（６）：６８３—６９１．　［５］　朱晓锦，陆美玉，赵晓瑜，等．光纤机敏结构振动形　态感知及其ＳＭＡ致动控制［Ｊ］．振动、测试与诊断，　２００８，２８（４）：３２７～３３３．　Ｚｈｕ　Ｘｉａｏｊｉｎ，Ｌｕ　Ｍｅｉｙｕ，Ｚｈａｏ　Ｘｉａｏｙｕ，ｅｔ　ａ１．Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｓｈａｐｅ　ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ＳＭＡ　ａｃｔｕａｔｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｆｉｂｅｒ　ｏｐｔｉｃ　ｓｍａｒｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｍｅａｓ—　ｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ，２００８，２８（４）：３２７－３３３．（ｉｎ　Ｃｈｉ—　ｎｅｓｅ）　Ｅ６］　Ｒｏｇｅｒｓ　Ｃ　Ａ，Ｌｉａｎｇ　Ｃ，Ｊｉａ　Ｊ．Ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏ～　ｒｙ　ａｌｌｏｙ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｐｌａｔｅｓ，Ｐａｒｔ　１：ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｏｎｃｅｐｔｓ　Ｅｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　３０ｔｈ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉ—　ａｌｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｍｏｂｉｌｅ，Ａｌａｂａｍａ：ＡＩＡＡ　Ｊｏｕｒｎａｌ，　１９８９：１５０４—１５１３．　［７］　Ｍｏｔｏｇｉ　Ｓ，Ｔａｎａｋａ　Ｍ，Ｆｕｋｕｄａ　Ｔ．Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ　ｃｈａｎｇｅ　ｗｉｔｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎ　ｇｌａｓｓ　ｆｉｂｅｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｌａｍｉｎａｔｅｓ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｗｉｔｈ　ＳＭＡ　ｗｉｒｅｓ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃ—　ｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｊａｐａｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ　Ｃ，　１９９７，６３（６１５）：３７７２～３７７７．　［８］　Ｚａｍａｎ　Ｉ，Ｍａｎｓｈｏｏｒ　Ｂ，Ｋｈａｌｉｄ　Ａ，ｅｔ　ａ１．Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｐｌａｔｅ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｌｌｏｙ　ａｔ　ｅｌｅｖａｔｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ＆Ｍａｔｅｒｉａｌ，２Ｏ１３，３９３（３９３），６５５—６６０．　［９］　Ｍａ　Ｙａｎｈｏｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｑｉｃｈｅｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｄａｙｉ．Ａ　ｎｏｖｅｌ　ｓｍａｒｔ　ｒｏｔｏｒ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｗｉｔｈ　ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｌｌｏｙ　ｍｅｔａｌ　ｒｕｂｂｅｒ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｓｍａｒｔ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１４，　２３（１２），１２５０１６－１２５０３３．　［１Ｏ］　王明义，季宏丽，裘进浩，等．ＳＭＡ对平板的刚度主　动控制及优化布置研究［Ｊ］．振动与冲击，２０１４，３３　（２３）：３０—３６．　Ｗａｎｇ　Ｍｉｎｇｙｉ，Ｊｉ　Ｈｏｎｇｌｉ，Ｑｉｕ　Ｊｉｎｈａｏ，ｅｔ　ａ１．Ｐｌａｔｅ　ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ　ａｃｔｉｖｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｗｉｔｈ　ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｌｌｏｙｓ　ａｎｄ　ｌａｙｏｕｔ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｈｏｃｋ，２０１４，３３（２３）：３０－３６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［１１］　姜恩宇，朱晓锦，邵勇，等．ＳＭＡ机敏结构交替驱动　恒流源及其振动控制［Ｊ］．振动、测试与诊断，２０１３，　３３（２）：２０４—２０９．　，　ｏｆ　ＳＭＡ：ｔｈｅｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｎｏｎ—ｃｏｎ—　ｓｔａｎｔ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｓｙｓ—　ｔｅｒｎｓ　ａｎｄ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，１９９３，４（２）：２２９－２４２．　［１４］　Ｄｉｍｉｔｒｉｓ　Ｃ　Ｌ．Ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｌｌｏｙｓ：ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｎ—　ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｍ］．Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ；Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，　２００８：１—３９．　［１５３　杨鑫，洪杰，马艳红，等．ＳＭＡ智能梁结构振动控制　试验研究［Ｊ］．航空学报，２０１５，３６（７）：２２５１—２２５９．　Ｙａｎｇ　Ｘｉｎ，Ｈｏｎｇ　Ｊｉｅ，Ｍａ　Ｙａｎｈｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｔｅｓｔ　ｉｎｖｅｓ—　ｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｂｅａｍ　ｗｉｔｈ　ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｌｌｏｙ［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｅｔ　Ａｓｔｒｏ—　ｎａｕｔｉｃａ　Ｓｉｎｉｃａ，２０１５，３６（７）：２２５１－２２５９．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［１６］　Ｑｉｕ　Ｊ，Ｔａｎｉ　Ｊ，Ｏｓａｎａｉ　Ｄ，ｅｔ　ａ１．Ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　ＳＭＡ　ａｃｔｕａｔｏｒｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓ　８Ｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２０００，１２（１）：８７一１００．　Ｅｌ７］　Ｃｈｅｎ　Ｑ，Ｌｅｖｙ　Ｃ．Ａｃｔｉｖｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｅｌａｓｔｉｃ　ｂｅａｍ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｌｌｏｙ　ｌａｙｅｒｓ［Ｊ］．　Ｓｍａｒｔ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，１９９６，５（４）：４００—４０６．　第一作者简介：项智慧，男，１９９１年５月　生，硕士生。主要研究方向为智能材料　与结构、振动控制等。曾发表《Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｉｒｅｃｔ　ａｎｄ　ｃｏｎｖｅｒｓｅ　ｍａｇｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅｓ　ｉｎ　ｍａｇｎｅｔ０ｓｔｒｉｃｔｉｖｅ／ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｎｃ　ｃｏｍｐｏｓ—　ｉｔｅｓ》（《Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ｝２０１２，　Ｖｏ１．１１２，Ｎｏ．１０）等论文。　Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｉａｎｇｚｈ－ｈｕｉ２Ｏ１Ｏ＠１６３．ｔｏｍ　通信作者简介：季宏丽，女，１９８３年２月　生，博士、副教授、硕士生导师。主要研　究方向为振动控制等。　Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｈｏｎｇｌｉ＠ｎｕａａ．ｅｄｕ，ａｎ