以非接触式形状记忆合金平面涡卷弹簧为例, 研究了此类元件的作动原理, 建立了镍钛形状记忆合金涡卷弹簧的力学模型。以普通平面涡卷弹簧的计算方式和形状记忆合金的相变方程本构模型为基础, 建立了形状记忆合金涡卷弹簧的力学模型, 获得了预紧扭力、激励温度、输出扭力和转角位置之间的关系表达式, 并且通过两组测试验证了该力学模型和关系表达式。在对激励温度和扭力输出的关系测试中, 模型计算值对测试值的确定系数为0.669, 最小误差为2.4%, 最大误差为215.9%; 在对转角位移和扭力的关系测试中, 计算值与测试值的确定系数为0.336, 最小误差为48.9%, 最大误差为350.0%。测试显示, 力学模型的计算值与测试的数据具有类似的表征形式。

提出利用布拉格光纤光栅(FBG)非均匀反射谱监测复合材料结构渐进损伤的方法。 对波纹型复合材料蒙皮样件进行有限元分析, 预测蒙皮在拉伸载荷下失效过程和对应临界失效载荷大小, 据此重构FBG传感器的非均匀反射谱, 获得铺层失效与传感器反射谱的对应关系, 并为实验光谱记录提供参考。 构建一种基于FBG非均匀反射谱监测波纹型复合材料蒙皮渐进损伤的监测系统, 进行拉伸实验, 实验结果表明系统实测光谱与重构的反射谱趋势相同, 对应失效载荷与预测值最大误差为86%, 证明了采用FBG传感器监测波纹型复合材料蒙皮渐进损伤的可行性。 该方法通过实时监测预测失效范围内FBG非均匀反射谱的变化, 简单易行, 测量及传导光路实现全光纤化, 无需破坏试件结构, 即可实现对波纹型复合材料蒙皮渐进损伤程度及铺层失效次序精确、 迅速的在线监测, 研究结果为智能蒙皮动态监测领域提供新的思路和实验参考。

以光纤布拉格光栅(FBG)为传感网络，构建了复合材料冲击载荷实时在线监测系统，研究了基于小波包特征提取及支持向量回归机的光纤-碳纤维复合材料结构冲击定位方法。针对同一冲击点，分析不同传感信号，获得了冲击响应信号小波包能量谱，分析结果表明小波包能量谱中特定阶数对冲击敏感。改变冲击点位置研究小波包能量谱与冲击位置之间的关系，提出将第6阶小波包能量值作为冲击定位的特征向量。采用支持向量回归机建立样本数据的回归模型，预测冲击载荷位置，并对支持向量机的相关调整参数进行了优化。实验表明，支持向量机的网络测试误差为4.81％。研究结果可为碳纤维复合材料(CFRP)层状结构的冲击性能评估提供可行的实验方法。