一种电驱记忆合金丝拼接阵列式空间变刚度拓扑结构

本发明涉及一种变刚度结构，特别是一种电驱记忆合金丝拼接阵列式空间变刚度拓扑结构。

背景技术：

1、形状记忆合金是一种特殊的智能材料，其中应用最为广泛的是镍钛形状记忆合金，其具有良好的形状记忆效应和超弹性，能够在特定温度下恢复到预定形状。形状记忆合金的形状记忆效应源于其相变行为，这类合金在高温状态下处于奥氏体相，在低温状态下转变为马氏体相。当合金在马氏体相下被变形后，若加热至高温，材料将会恢复到原始的奥氏体形状。因其独特的性质，形状记忆合金被广泛地应用于医疗器械、航空航天、建筑工程等领域。

2、变刚度结构是一种能够根据外部环境或负载条件动态调整其刚度特性的结构，其基本原理是通过调节材料或结构的刚度以适应不同的工作条件或需求。这种调整可以通过多种方式实现，包括材料的相变、几何形状的变化、以及外部控制机制等。变刚度结构在多个领域中具有重要应用，例如在航空航天领域中，用于飞机和航天器的机翼、尾翼等部件，以提高飞行性能和安全性；在建筑工程中，用于抗震结构和自适应建筑，以增强结构的抗震能力和适应性。目前，变刚度结构的实现方法主要是利用形状记忆合金、压电材料和相变材料等智能材料在外部刺激(如温度、电场等)作用下能改变刚度的特性，进而改变整体结构的刚度。但是这些方面的研究还处于起步阶段，相关技术需要进一步完善和优化，在材料开发、优化设计、控制策略等方面都需要有更深入的研究。因而进行一种结构简单、可靠性高、易于控制的变刚度拓扑结构的设计对于解决现有问题、完善和优化相关技术具有重要意义。

3、综上所述，一种电驱记忆合金丝拼接阵列式空间变刚度拓扑结构，先通过拧动连接双头螺柱和板件的螺母来调节板件间距离的方式初步调节整体结构刚度，再通过给记忆合金丝供电的方式精确控制整体结构刚度，并采用可拼接的空间拓扑阵列方式。本发明用以解决变刚度结构的刚度控制难度大和尺寸受限的问题，能降低加工成本，并且安装操作简单，具有重大的理论研究意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电驱记忆合金丝拼接阵列式空间变刚度拓扑结构。整个单元结构中心对称，内板与外板所在平面相互平行，所有记忆合金丝相互平行且与内、外板平面相互垂直；先通过拧动螺母来调节板件间距离的方式初步调节整体结构刚度，再通过给记忆合金丝供电的方式精确控制整体结构刚度。另外，在单独制作完成若干个单元体结构之后，可利用连接板将其拼接在一起，以此来达到空间拓扑的目的。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种电驱记忆合金丝拼接阵列式空间变刚度拓扑结构的单元体结构主要由两个内板和两个外板组成，内板分为上内板和下内板，外板也分为上外板和下外板，由于单元结构中心对称，故内、外板的上、下之分可互换，此外，内板与外板相互平行且不直接接触，而是通过记忆合金丝、双头螺柱和螺母相连。所有记忆合金丝相互平行且与内、外板平面相互垂直，并通过玻璃纤维管、绝缘纸垫片、夹线铝套管与板件进行绝缘式安装连接，先通过拧动螺母来调节板件间距离的方式初步调节整体结构刚度，再通过给记忆合金丝供电的方式精确控制整体结构刚度。所有外板的尺寸大小均相同，所有内板的尺寸大小也相同，制作完成的单元结构均可在空间内通过连接板进行拼接，从而沿上下、前后、左右方向任意拓扑。

4、本发明的优势在于：首先，通过拧动螺母来调节板件间距离的方式初步调节整体结构刚度，再通过给记忆合金丝供电的方式精确控制整体结构刚度。其次，整个单元结构中心对称，内板与外板相互平行，记忆合金丝相互平行且与板件平面相互垂直，结构简单且美观，安装方便。另外，记忆合金丝均采用玻璃纤维管、绝缘纸垫片、夹线铝套管与板件进行绝缘式安装连接，这种连接方式简单牢固且能够实现单独地给一根或者几根记忆合金丝通电，从而可以更加精确地调控整体结构的刚度。最后，外板的尺寸大小均相同，内板的尺寸大小也相同，所有完整的单元结构均可在空间内通过拼接，沿上下、前后、左右方向任意拓扑。整个变刚度结构原理明确、结构简单、成本低廉、安装简单。

技术特征：

1.一种电驱记忆合金丝拼接阵列式空间变刚度拓扑结构，其特征在于：这种基于电驱形状记忆合金丝的变刚度拓扑结构由8种零件组成，即双头螺柱(1)、螺母(2)、内板(3)、玻璃纤维管(4)、形状记忆合金丝(5)、外板(6)、绝缘纸垫片(7)、夹线铝套管(8)。

2.根据权利要求书1所述的一种电驱记忆合金丝拼接阵列式空间变刚度拓扑结构，其特征在于：内板与外板所在平面相互平行，记忆合金丝相互平行且与板件平面相互垂直，外板均为结构尺寸相同的“十”字型板，内板均为结构尺寸相同的“一”字型板，所有制作完成的单元结构均可在空间内通过“l”型连接板或“一”字型连接板进行拼接，以此来沿上下、前后、左右方向任意拓扑阵列。

3.根据权利要求书1所述的一种电驱记忆合金丝拼接阵列式空间变刚度拓扑结构，其特征在于：先通过拧动连接双头螺柱和板件的螺母来调节板件间距离的方式初步调节整体结构刚度，再通过给记忆合金丝供电的方式精确控制整体结构刚度，记忆合金丝均通过玻璃纤维管、绝缘纸垫片、夹线铝套管与金属板件进行绝缘式安装连接，这种连接方式简单牢固且能够实现单独地给一根或者几根记忆合金丝通电，从而可以更加精确地调控整体结构的刚度。

技术总结一种电驱记忆合金丝拼接阵列式空间变刚度拓扑结构由双头螺柱、螺母、绝缘纸垫片、玻璃纤维管、夹线铝套管、内板、外板、记忆合金丝组成，先通过拧动连接双头螺柱和板件的螺母来调节板件间距离的方式初步调节整体结构刚度，再通过给记忆合金丝供电的方式精确控制整体结构刚度；记忆合金丝均通过玻璃纤维管、绝缘纸垫片、夹线铝套管与板件进行绝缘式安装连接，这种连接方式简单牢固且能够实现单独地给一根或者几根记忆合金丝通电，从而更加精确地调控整体结构刚度；外板均为结构尺寸相同的“十”字型板，内板均为结构尺寸相同的“一”字型板，所有单元结构均可在空间内通过连接板进行拼接，从而沿上下、前后、左右方向任意拓扑。技术研发人员：裴永臣,杨斌程,袁旺旺受保护的技术使用者：吉林大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6