[发明专利]主动控制SMA金属橡胶减振器及隔振性能调节方法

说明书

主动控制SMA金属橡胶减振器及隔振性能调节方法，属于振动与冲击防护领域。解决了现有的隔振器结构简单，且其固有频率和刚度固定，无法进行调节，以至于无法适用多种工况的问题。本发明包括SMA金属橡胶毛坯和绝缘电热丝，绝缘电热丝均匀布设在SMA金属橡胶毛坯内，且二者冲压成一体件；通过改变通入绝缘电热丝的电流，对SMA金属橡胶减振器的温度进行调节，根据SMA金属橡胶减振器温度的变化，对SMA金属橡胶减振器的刚度、固有频率、传递率和能量耗散系数进行调节。本发明主要用于减振。

技术领域

本发明属于振动与冲击防护领域。

背景技术

随着现如今航天工业的迅速发展，减振材料在各种航天器中的应用将面临着新的挑战，特别是在传统减振材料(例如普通橡胶阻尼材料)所应用的一些特殊恶劣的工况条件下更面临着严峻的考验。而在目前的航天器的服役周期中，常受到由于特殊环境中的振动和冲击等的影响，而在失败中的种种原因中，大多是由于发动机和空气动力噪声等因素，这些都可能导致过大的宽频随机振动带和噪声环境，继而会引起机械结构的电子控制和仪器仪表等的多项共振峰，使相应的设备因此发生结构失效，导致了一些重要的电子仪器设备(例如机载光电平台)的精度因其严重失效造成动力不稳定等问题。据不完全统计，在目前各国的火箭发射失败案例的原因调查中，有接近2/3的失败案例是由于对振动控制不当所导致的，由于所选用的结构材料性能较差所导致的阻尼性能不佳，也是造成这一结果的另一个重要因素。

为提高航天器所用结构的减振性能，从对所选用的新型阻尼材料的研究开始，作为一种新型复合类功能材料形状记忆和金简称SMA，SMA的英文全称为(Shape MemoryAlloy)，其主要特点为：对具有热弹性马氏体相变行为的SMA材料，当在常温下对马氏体形状记忆合金材料施加一定的变形量后对其进行加热处理，当所加温度超过该形状记忆合金材料的马氏体消失的温度即奥氏体相变终了温度后，该材料在常温下受力所产生的变形能够完全恢复，该现象被称为形状记忆效应。除形状记忆效应外，SMA还具有明显的超弹性效应，即当形状记忆合金工作温度高于奥氏体相变结束温度时，若对其所加载的应力高于弹性极限，则继续的加载应力将会使材料产生由应力所诱发的马氏体相变(A→M)；而当应力卸载后的过程中材料会出现马氏体逆相变(A←M)，所产生的应变可以完全恢复，如图1所示。

形状记忆合金由于其在加、卸载过程中，其应力随应变变化曲线会出现较明显的迟滞环(如上图所包围的面积)，故超弹性使SMA具有了较强的耗散能量的能力，即高阻尼特性。因此，由于形状记忆合金的高阻尼特性使其所制备的金属橡胶减振器可以应用在一些对阻尼减振性能要求较高的工况。

在航天器发射过程中，某些重要部件通常需要工作在不同的频率范围之内，故这些部件的隔振器在设计过程中通常希望其能够对不同的频段之内工作，且能够顺利避开其多阶共振频率。但是，现有技术中采用传统金属橡胶制成的减振器，刚度和固有频率不能主动可调，无法适用多种工况，且常规金属橡胶隔振器结构复杂，主要有金属橡胶构件、机械结构和紧固件构成，而主要起隔振作用的是各种形式结构的金属橡胶构件，通过改变其金属橡胶构件的参数，即可得到不同的隔振刚度、能量耗散系数、传递率和共振频率，且改变其金属橡胶构件的参数过程复杂。因此，以上问题亟需解决。

发明内容

本发明是为了解决现有的隔振器结构简单，且其固有频率和刚度固定，无法进行调节，以至于无法适用多种工况的问题，本发明提供了一种主动控制SMA金属橡胶减振器及隔振性能调节方法。

主动控制SMA金属橡胶减振器，包括SMA金属橡胶毛坯和绝缘电热丝，绝缘电热丝均匀布设在SMA金属橡胶毛坯内，且二者冲压成一体件；

SMA金属橡胶减振器具备的两个电极，且其两个电极分别为绝缘电热丝的两端；

通过改变通入绝缘电热丝的电流，对SMA金属橡胶减振器的温度进行调节，根据SMA金属橡胶减振器温度的变化，对SMA金属橡胶减振器的刚度、固有频率、传递率和能量耗散系数进行调节。

优选的是，SMA金属橡胶毛坯为矩形、圆形或多边形。