形状记忆合金智能混凝土电热驱动升温速率试验研究与分析

作     者：匡亚川 王少华 彭志威 樊凡 谢杰光 KUANG Yachuan;WANG Shaohua;PENG Zhiwei;FAN Fan;XIE Jieguang

作者机构：中南大学土木工程学院湖南长沙410075 广东顺德电力设计院有限公司广东佛山528300 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51878663 51008314) 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2023年第20卷第5期

页      码：1858-1870页

摘      要：将形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)应用于混凝土结构中,利用SMA的形状记忆效应可以控制并恢复结构的变形,实现混凝土裂缝的主动修复。为提高SMA电热驱动升温速率,提出一种在SMA表面缠绕漆包线后再涂刷隔热胶的新型加热方法。通过SMA智能混凝土试件电热驱动试验和有限元瞬态热分析,研究分析升温速率、漆包线绝缘隔热方法以及温度场分布规律。试验结果表明,所提出的新型加热方法可以显著提高SMA升温效率,缩短加热激励时间;导热性能较差的隔热胶可以有效地减少传递给混凝土的热量,进而减轻温度变化对混凝土的不利影响,且隔热胶的隔热性能越好,混凝土温度变化程度越小;漆包线通电加热激励驱动SMA时,加热速率快,且漆包线通电电流强度远远小于SMA直接通电的电流强度;无黏结SMA混凝土试件梁内存在天然的空气隔热层,与有黏结SMA混凝土试件梁相比,采用相同的电热驱动方法和电流强度驱动SMA时,无黏结SMA混凝土试件梁的升温速率更快,且混凝土温度变化更小。有限元瞬态热分析结果表明,试件中混凝土各测点试验升温曲线与有限元计算升温曲线吻合较好,通电结束时,试件各测点的实测温度值与有限元计算温度值基本一致,最大相差2.5℃。研究成果可为SMA智能混凝土提供一种快速的电热驱动方法。

主 题 词：形状记忆合金 智能混凝土 电热驱动 升温速率 瞬态热分析 温度场 

学科分类：08[工学] 081402[081402] 081304[081304] 0813[工学-化工与制药类] 0814[工学-地质类] 

核心收录：

D　O　I：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230022

馆 藏 号：203122199...