[发明专利]一种智能复合材料主动器的模具工装组件及制备方法

说明书

本发明公开了一种智能柔性复合材料主动器的模具工装组件及制备方法，智能柔性复合材料主动器的模具工装组件包括模具和工装。制备主动器时，须先对SMA线进行张拉记忆培训，张拉后需要并在SMA线的中间段处夹持铝合金卡件，使得铝合金卡件之间的间距小于主动器模具长度5～10mm，将SMA线穿过短向挡板的通孔后放入模具中，使得铝合金卡件位于模具内侧，而后在SMA线拉直的状态下缓慢均匀注入抽真空过的PDMS胶体，在主动器脱模时可分步进行拆卸模具零件。本发明可以做到事先张拉SMA线，通过标记、测量最终计算出SMA线的张拉预应变，柔性智能复合材料主动器制备过程具有操作简单，可控性强的优点，采用装配式模具易于制备模具零件，并且拆卸主动器模具时也更为方便。

技术领域

本发明涉及智能材料与结构及制备技术领域，尤其涉及一种智能复合材料主动器的模具工装组件及制备方法。

背景技术

智能柔性复合材料主动器是指将SMA线(Shape Memory Alloy wires)植入柔性基体材料，或者含有普通纤维和基体的复合材料介质，所生成的具有多功能和自适应特征的复合材料结构。该结构可应用于空间站技术、机械工程、交通能源以及国防工业和航天工程等尖端科技领域，并且慢慢开始向生物医学、日常民用品、仿生学等领域渗透。

张晓梅，史建栋等著的“SMA及其智能复合材料在振动控制中的应用”(中北大学学报，2006,27(1):90-94)描述了有利于结构抗震的SMA材料力学行为，具有特殊滞回性能的应力诱发超弹性效应和形状记忆效应；介绍了一些典型的SMA阻尼器。

沈亚鹏，张臻等著的“SMA增强复合材料的热力学特性研究”(全国智能材料断裂与破坏学术会议，2003)详细介绍了SMA增强弹性基体/弹塑性基体复合材料热力学性能研究的概况，着重论述了复合材料本构方程的基于宏细观力学相结合的理论构建和数值模拟。

王通著的“形状记忆复合材料桁架结构的动力学行为研究”(哈尔滨工业大学硕士论文，2013.6)基于碳纤维增强的形状记忆聚合物复合材料铰链，建立三翼式桁架结构模型，并对其进行动力学分析。

Wang W,Rodrigue H,Ahn S H著的“Smart Soft Composite Actuator withShape Retention Capability using Embedded Fusible Alloy Structures”(Composites Part B Engineering,2015,78:507–514)研制了一种能够在高刚度和低刚度状态下切换的形状记忆合金主动器，通过嵌入低熔点合金(Fusible alloy)保持结构的刚度。

Wang G,Shahinpoor M.Design著的“prototyping and computer simulationsof a novel large bending actuator made with a shape memory alloy contractilewire”(Smart Materials&Structures,1997,6(6):214-221)研制了一种在圆柱型柔性梁中嵌入塑性管和SMA线的大变形主动器，通过数学模型和数值模拟对其力学行为进行了预测。

目前国内文献大多针对SMA线利用形状记忆特性结合弹性基体对其热力学行为进行理论研究和数值建模，或是针对形状记忆聚合物复合材料形成的铰链进行研究；国外文献虽涉及到智能柔性复合材料主动器但对主动器具体制备技术即模具和工装及制备方法保密或少介绍。

发明内容

有鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种构造简单、低成本的智能柔性复合材料主动器的模具工装组件及制备方法，采用装配式模具的优点在于便于制作模具零件，并且在制作完成主动器后方便脱模。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能复合材料主动器的模具工装组件及制备方法，具体地，本发明提供的技术方案如下：