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具有形状记忆效应的新型智能阻尼材料及其热弹性力学性能研究

洪杰 刘宝龙 张大义 马艳红

具有形状记忆效应的新型智能阻尼材料及其热弹性力学性能研究

洪杰, 刘宝龙, 张大义, 马艳红
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  • 将传统金属橡胶制备工艺和形状记忆合金材料相结合, 研制了一种新型智能阻尼材料记忆合金金属橡胶, 并对其成型工艺、形状记忆效应、热弹性力学性能及参数影响规律进行了试验研究. 研究表明, 作为一种特殊的金属橡胶, 该材料不仅具备普通金属橡胶高阻尼、低密度、孔隙度可控等优点, 同时具备普通金属橡胶所不具备的智能材料特征: 1)良好的单程形状记忆效应, 该材料在大载荷加载后的残余塑性变形可以在升温过程中完全恢复; 2) 弹性模量和损耗因子具有温变特性, 在相变温度区间内弹性模量和损耗因子随温度近似线性变化. 由于同时具备金属橡胶和形状记忆合金两大金属类功能材料的优点, 形状记忆合金金属橡胶成为一种可应用于振动主动控制、 集良好承载能力和阻尼特性于一身、具有结构功能一体化优 势的新型智能阻尼材料.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51101008, 51105022, 51211130115)和凡舟青年科研基金(批准号: 20110402)资助的课题.
    [1]

    He H M, Wang Y B, Shen Q, Huang Z X, Zhang L M 2008 Mate. Rev. 22 41(in Chinese) [何慧敏, 王雁冰, 沈强, 黄志雄, 张联盟 2008 材料导报 22 41]

    [2]

    Liu Q B, Lu X P 2007 China Elastomerics 17 76 (in Chinese) [刘巧宾, 卢秀萍 2007弹性体 17 76]

    [3]

    Jiang J H, Yin D M, Zhang X J 2010 FRP/CM 4 76 (in Chinese) [蒋鞠慧, 尹冬梅, 张雄军 2010 玻璃钢/复合材料 4 76]

    [4]

    Chegodayev D E (translated by Li Z Y) 2000 The Designing of Components Made of Metal Rubber (Beijing: Publishing Company of National Defence Industry) p99 (in Chinese) [契戈达耶夫 D·E 著 (李中郢译) 2000 金属橡胶构件的设计 (北京: 国防工业出版社)第99页]

    [5]

    Zhong W Z, He K J, Zhou Z Y, Xia W, Li Y Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 5155 (in Chinese) [钟文镇,何克晶,周照耀,夏伟,李元元 2009 物理学报 58 5155]

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    Yan H, Jiang H Y, Liu W J, Ulannov A M 2009 Acta Phys. Sin. 58 5238 (in Chinese) [闫辉, 姜洪源,刘文剑, Ulannov A M 2009 物理学报 58 5238]

    [7]

    Ma Y H, Hong J, Zhang D Y, Wang H 2007 Proceedings of ASME TURBO EXPO Montreal, Canada, May 14-17, 2007 27585

    [8]

    Hong J, Zhu B, Ma Y H 2011 Proceedings of ASME TURBO EXPO Vancouver, Canada, June 6-10, 45772

    [9]

    Zhu B, Ma Y H, Zhang D Y, Hong J 2012 Acta Phys. Sin. 61 078101 (in Chinese) [朱彬, 马艳红, 张大义, 洪杰 2012 物理学报 61 078101]

    [10]

    Yan X J, Nie J X 2003 Smart Mater. Struct. 12 N14

    [11]

    Bugra E, Luo H, Darren H 2009 Proceedings of the 17th American Institute of Aeronautics and Astronautics Palm Springs, California, May 4-7, 2009 2521

    [12]

    Yan X J 2000 Ph. D. Dissertation (Beijing: Beijing University of Aeronautics and Astronautics) (in Chinese) [闫晓军 2000 博士学位论文 (北京:北京航空航天大学)]

    [13]

    Liu D H 1990 Application of Viscoelastic Damping in Vibration and Noise Reduction (Beijing: Astronautic Publishing House) p51 (in Chinease) [刘棣华 1990粘弹阻尼减振降噪应用技术 (北京: 宇航出版社)第51页]

  • [1]

    He H M, Wang Y B, Shen Q, Huang Z X, Zhang L M 2008 Mate. Rev. 22 41(in Chinese) [何慧敏, 王雁冰, 沈强, 黄志雄, 张联盟 2008 材料导报 22 41]

    [2]

    Liu Q B, Lu X P 2007 China Elastomerics 17 76 (in Chinese) [刘巧宾, 卢秀萍 2007弹性体 17 76]

    [3]

    Jiang J H, Yin D M, Zhang X J 2010 FRP/CM 4 76 (in Chinese) [蒋鞠慧, 尹冬梅, 张雄军 2010 玻璃钢/复合材料 4 76]

    [4]

    Chegodayev D E (translated by Li Z Y) 2000 The Designing of Components Made of Metal Rubber (Beijing: Publishing Company of National Defence Industry) p99 (in Chinese) [契戈达耶夫 D·E 著 (李中郢译) 2000 金属橡胶构件的设计 (北京: 国防工业出版社)第99页]

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    [6]

    Yan H, Jiang H Y, Liu W J, Ulannov A M 2009 Acta Phys. Sin. 58 5238 (in Chinese) [闫辉, 姜洪源,刘文剑, Ulannov A M 2009 物理学报 58 5238]

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    [9]

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    [10]

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    Bugra E, Luo H, Darren H 2009 Proceedings of the 17th American Institute of Aeronautics and Astronautics Palm Springs, California, May 4-7, 2009 2521

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    Yan X J 2000 Ph. D. Dissertation (Beijing: Beijing University of Aeronautics and Astronautics) (in Chinese) [闫晓军 2000 博士学位论文 (北京:北京航空航天大学)]

    [13]

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  • [1] 巫金波, 温维佳. 场诱导软物质智能材料研究进展. 物理学报, 2016, 65(18): 188301. doi: 10.7498/aps.65.188301
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    [3] 马艳红, 仝小龙, 朱彬, 张大义, 洪杰. 金属橡胶热物理性能理论与试验研究. 物理学报, 2013, 62(4): 048101. doi: 10.7498/aps.62.048101
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    [6] 陈京兰, 吴光恒, 潘复生, 游素琴, 武亮, 马勇, 崔玉亭. Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶的两步热弹性马氏体相变及其应力应变特性. 物理学报, 2009, 58(12): 8596-8601. doi: 10.7498/aps.58.8596
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-04-08
  • 修回日期:  2012-05-25
  • 刊出日期:  2012-08-20

具有形状记忆效应的新型智能阻尼材料及其热弹性力学性能研究

  • 1. 北京航空航天大学能源与动力工程学院, 北京 100191
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51101008, 51105022, 51211130115)和凡舟青年科研基金(批准号: 20110402)资助的课题.

摘要: 将传统金属橡胶制备工艺和形状记忆合金材料相结合, 研制了一种新型智能阻尼材料记忆合金金属橡胶, 并对其成型工艺、形状记忆效应、热弹性力学性能及参数影响规律进行了试验研究. 研究表明, 作为一种特殊的金属橡胶, 该材料不仅具备普通金属橡胶高阻尼、低密度、孔隙度可控等优点, 同时具备普通金属橡胶所不具备的智能材料特征: 1)良好的单程形状记忆效应, 该材料在大载荷加载后的残余塑性变形可以在升温过程中完全恢复; 2) 弹性模量和损耗因子具有温变特性, 在相变温度区间内弹性模量和损耗因子随温度近似线性变化. 由于同时具备金属橡胶和形状记忆合金两大金属类功能材料的优点, 形状记忆合金金属橡胶成为一种可应用于振动主动控制、 集良好承载能力和阻尼特性于一身、具有结构功能一体化优 势的新型智能阻尼材料.

English Abstract

参考文献 (13)

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