Nature.com দেখার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি যে ব্রাউজার সংস্করণটি ব্যবহার করছেন তাতে সীমিত CSS সমর্থন রয়েছে। সর্বোত্তম অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে একটি আপডেট করা ব্রাউজার ব্যবহার করার পরামর্শ দিচ্ছি (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্যতা মোড অক্ষম করুন)। ইতিমধ্যে, অব্যাহত সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, আমরা সাইটটিকে স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়াই রেন্ডার করব।
অ্যাকচুয়েটর সর্বত্র ব্যবহৃত হয় এবং উৎপাদন এবং শিল্প অটোমেশনে বিভিন্ন ক্রিয়াকলাপ সম্পাদনের জন্য সঠিক উত্তেজনা বল বা টর্ক প্রয়োগ করে নিয়ন্ত্রিত গতি তৈরি করে। দ্রুত, ছোট এবং আরও দক্ষ ড্রাইভের প্রয়োজনীয়তা ড্রাইভ ডিজাইনে উদ্ভাবনকে চালিত করছে। শেপ মেমোরি অ্যালয় (SMA) ড্রাইভগুলি প্রচলিত ড্রাইভের তুলনায় অনেক সুবিধা প্রদান করে, যার মধ্যে উচ্চ শক্তি-থেকে-ওজন অনুপাত অন্তর্ভুক্ত। এই গবেষণাপত্রে, একটি দুই-পালকযুক্ত SMA-ভিত্তিক অ্যাকচুয়েটর তৈরি করা হয়েছে যা জৈবিক সিস্টেমের পালকযুক্ত পেশীগুলির সুবিধা এবং SMA-এর অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলিকে একত্রিত করে। এই গবেষণায় বাইমোডাল SMA তারের বিন্যাসের উপর ভিত্তি করে নতুন অ্যাকচুয়েটরের একটি গাণিতিক মডেল তৈরি করে এবং পরীক্ষামূলকভাবে এটি পরীক্ষা করে পূর্ববর্তী SMA অ্যাকচুয়েটরগুলি অন্বেষণ এবং প্রসারিত করা হয়েছে। SMA-ভিত্তিক পরিচিত ড্রাইভের তুলনায়, নতুন ড্রাইভের অ্যাকচুয়েটর বল কমপক্ষে 5 গুণ বেশি (150 N পর্যন্ত)। সংশ্লিষ্ট ওজন হ্রাস প্রায় 67%। গাণিতিক মডেলগুলির সংবেদনশীলতা বিশ্লেষণের ফলাফল ডিজাইন প্যারামিটারগুলি টিউন করার এবং মূল প্যারামিটারগুলি বোঝার জন্য কার্যকর। এই গবেষণায় একটি বহু-স্তরের Nth পর্যায় ড্রাইভ উপস্থাপন করা হয়েছে যা গতিশীলতা আরও উন্নত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। SMA-ভিত্তিক ডিভ্যালেরেট মাসল অ্যাকচুয়েটরগুলির বিস্তৃত প্রয়োগ রয়েছে, অটোমেশন তৈরি থেকে শুরু করে নির্ভুল ওষুধ সরবরাহ ব্যবস্থা পর্যন্ত।
স্তন্যপায়ী প্রাণীর পেশী কাঠামোর মতো জৈবিক ব্যবস্থা অনেক সূক্ষ্ম অ্যাকিউয়েটরকে সক্রিয় করতে পারে। স্তন্যপায়ী প্রাণীদের বিভিন্ন পেশী কাঠামো থাকে, প্রতিটি নির্দিষ্ট উদ্দেশ্যে কাজ করে। তবে, স্তন্যপায়ী পেশী টিস্যুর বেশিরভাগ কাঠামো দুটি বিস্তৃত বিভাগে বিভক্ত করা যেতে পারে। সমান্তরাল এবং পেনেট। হ্যামস্ট্রিং এবং অন্যান্য ফ্লেক্সরগুলিতে, যেমন নামটি বোঝায়, সমান্তরাল পেশীগুলিতে কেন্দ্রীয় টেন্ডারের সমান্তরাল পেশী তন্তু থাকে। পেশী তন্তুগুলির শৃঙ্খলটি তাদের চারপাশের সংযোগকারী টিস্যু দ্বারা সারিবদ্ধ এবং কার্যকরীভাবে সংযুক্ত থাকে। যদিও এই পেশীগুলিতে একটি বৃহৎ এক্সচারেশন (শতাংশ সংক্ষিপ্তকরণ) বলা হয়, তাদের সামগ্রিক পেশী শক্তি খুব সীমিত। বিপরীতে, ট্রাইসেপস বাছুরের পেশী 2 (পার্শ্বীয় গ্যাস্ট্রোকনেমিয়াস (GL) 3, মিডিয়াল গ্যাস্ট্রোকনেমিয়াস (GM) 4 এবং সোলিয়াস (SOL)) এবং এক্সটেনসর ফেমোরিস (কোয়াড্রিসেপস) 5,6 পেনেট পেশী টিস্যু প্রতিটি পেশীতে পাওয়া যায়7। একটি পিনেট কাঠামোতে, বাইপেনেট পেশীতে পেশী তন্তুগুলি কেন্দ্রীয় টেন্ডারের উভয় পাশে তির্যক কোণে (পিনেট কোণ) উপস্থিত থাকে। পেনেট ল্যাটিন শব্দ "পেন্না" থেকে এসেছে, যার অর্থ "কলম", এবং চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে যে, এর চেহারা পালকের মতো। পেনেট পেশীগুলির তন্তুগুলি খাটো এবং পেশীর অনুদৈর্ঘ্য অক্ষের সাথে কোণযুক্ত। পিনেট কাঠামোর কারণে, এই পেশীগুলির সামগ্রিক গতিশীলতা হ্রাস পায়, যা সংক্ষিপ্তকরণ প্রক্রিয়ার অনুপ্রস্থ এবং অনুদৈর্ঘ্য উপাদানগুলির দিকে পরিচালিত করে। অন্যদিকে, শারীরবৃত্তীয় ক্রস-সেকশনাল এরিয়া পরিমাপ করার পদ্ধতির কারণে এই পেশীগুলির সক্রিয়করণের ফলে সামগ্রিক পেশী শক্তি বেশি হয়। অতএব, একটি নির্দিষ্ট ক্রস-সেকশনাল এরিয়ার জন্য, পেনেট পেশীগুলি শক্তিশালী হবে এবং সমান্তরাল তন্তুযুক্ত পেশীগুলির তুলনায় উচ্চতর বল উৎপন্ন করবে। পৃথক তন্তু দ্বারা উৎপন্ন বলগুলি সেই পেশী টিস্যুতে একটি ম্যাক্রোস্কোপিক স্তরে পেশী বল উৎপন্ন করে। এছাড়াও, এর দ্রুত সংকোচন, প্রসার্য ক্ষতির বিরুদ্ধে সুরক্ষা, কুশনিংয়ের মতো অনন্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এটি পেশীর কর্মরেখার সাথে সম্পর্কিত ফাইবার বিন্যাসের অনন্য বৈশিষ্ট্য এবং জ্যামিতিক জটিলতা কাজে লাগিয়ে ফাইবার ইনপুট এবং পেশী শক্তি আউটপুটের মধ্যে সম্পর্ককে রূপান্তরিত করে।
একটি দ্বি-মোডাল পেশীবহুল স্থাপত্যের সাথে সম্পর্কিত বিদ্যমান SMA-ভিত্তিক অ্যাকচুয়েটর ডিজাইনের স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রাম দেখানো হয়েছে, উদাহরণস্বরূপ (a), স্পর্শকাতর বলের মিথস্ক্রিয়াকে প্রতিনিধিত্ব করে যেখানে SMA তার দ্বারা চালিত একটি হাত-আকৃতির ডিভাইস একটি দুই-চাকার স্বায়ত্তশাসিত মোবাইল রোবটের উপর মাউন্ট করা হয়9,10। , (b) রোবোটিক অরবিটাল প্রস্থেসিস যার বিপরীতে SMA স্প্রিং-লোডেড অরবিটাল প্রস্থেসিস স্থাপন করা হয়। প্রস্থেটিক চোখের অবস্থান চোখের অকুলার পেশী থেকে একটি সংকেত দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়11, (c) SMA অ্যাকচুয়েটরগুলি তাদের উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি প্রতিক্রিয়া এবং কম ব্যান্ডউইথের কারণে পানির নিচে প্রয়োগের জন্য আদর্শ। এই কনফিগারেশনে, SMA অ্যাকচুয়েটরগুলি মাছের নড়াচড়া অনুকরণ করে তরঙ্গ গতি তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়, (d) SMA অ্যাকচুয়েটরগুলি একটি মাইক্রো পাইপ পরিদর্শন রোবট তৈরি করতে ব্যবহৃত হয় যা ইঞ্চি ওয়ার্ম গতি নীতি ব্যবহার করতে পারে, যা চ্যানেল 10 এর ভিতরে SMA তারের নড়াচড়া দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, (e) সংকোচনের পেশী তন্তুগুলির দিক এবং গ্যাস্ট্রোকনেমিয়াস টিস্যুতে সংকোচনের বল তৈরির দিক দেখায়, (f) পেনেট পেশী কাঠামোতে পেশী তন্তু আকারে সাজানো SMA তারগুলি দেখায়।
অ্যাকচুয়েটরগুলি তাদের বিস্তৃত প্রয়োগের কারণে যান্ত্রিক সিস্টেমের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ হয়ে উঠেছে। অতএব, ছোট, দ্রুত এবং আরও দক্ষ ড্রাইভের প্রয়োজনীয়তা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। তাদের সুবিধা থাকা সত্ত্বেও, ঐতিহ্যবাহী ড্রাইভগুলি ব্যয়বহুল এবং রক্ষণাবেক্ষণে সময়সাপেক্ষ প্রমাণিত হয়েছে। হাইড্রোলিক এবং নিউমেটিক অ্যাকচুয়েটরগুলি জটিল এবং ব্যয়বহুল এবং ক্ষয়, তৈলাক্তকরণ সমস্যা এবং উপাদান ব্যর্থতার সাপেক্ষে। চাহিদার প্রতিক্রিয়ায়, স্মার্ট উপকরণের উপর ভিত্তি করে সাশ্রয়ী, আকার-অপ্টিমাইজড এবং উন্নত অ্যাকচুয়েটর তৈরির উপর জোর দেওয়া হচ্ছে। এই চাহিদা পূরণের জন্য চলমান গবেষণা শেপ মেমরি অ্যালয় (SMA) স্তরযুক্ত অ্যাকচুয়েটরগুলির দিকে নজর দিচ্ছে। হায়ারার্কিকাল অ্যাকচুয়েটরগুলি অনন্য কারণ তারা বর্ধিত এবং প্রসারিত কার্যকারিতা প্রদানের জন্য অনেক বিচ্ছিন্ন অ্যাকচুয়েটরকে জ্যামিতিকভাবে জটিল ম্যাক্রো স্কেল সাবসিস্টেমে একত্রিত করে। এই ক্ষেত্রে, উপরে বর্ণিত মানব পেশী টিস্যু এই ধরনের বহুস্তরযুক্ত অ্যাকচুয়েশনের একটি চমৎকার বহুস্তরযুক্ত উদাহরণ প্রদান করে। বর্তমান গবেষণায় একটি বহুস্তরীয় SMA ড্রাইভ বর্ণনা করা হয়েছে যার মধ্যে রয়েছে বাইমোডাল পেশীগুলিতে উপস্থিত ফাইবার ওরিয়েন্টেশনের সাথে সংযুক্ত বেশ কয়েকটি পৃথক ড্রাইভ উপাদান (SMA তার), যা সামগ্রিক ড্রাইভ কর্মক্ষমতা উন্নত করে।
অ্যাকচুয়েটরের মূল উদ্দেশ্য হল বৈদ্যুতিক শক্তি রূপান্তর করে বল এবং স্থানচ্যুতির মতো যান্ত্রিক শক্তি উৎপাদন করা। আকৃতির মেমোরি অ্যালয়গুলি হল "স্মার্ট" উপকরণের একটি শ্রেণী যা উচ্চ তাপমাত্রায় তাদের আকৃতি পুনরুদ্ধার করতে পারে। উচ্চ লোডের অধীনে, SMA তারের তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে আকৃতি পুনরুদ্ধার হয়, যার ফলে বিভিন্ন সরাসরি বন্ধনযুক্ত স্মার্ট উপকরণের তুলনায় উচ্চ অ্যাকচুয়েশন শক্তি ঘনত্ব তৈরি হয়। একই সময়ে, যান্ত্রিক লোডের অধীনে, SMAগুলি ভঙ্গুর হয়ে যায়। নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে, একটি চক্রীয় লোড যান্ত্রিক শক্তি শোষণ এবং ছেড়ে দিতে পারে, যা বিপরীতমুখী হিস্টেরেটিক আকৃতির পরিবর্তন প্রদর্শন করে। এই অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলি সেন্সর, কম্পন ড্যাম্পিং এবং বিশেষ করে অ্যাকচুয়েটরগুলির জন্য SMA কে আদর্শ করে তোলে12। এটি মাথায় রেখে, SMA-ভিত্তিক ড্রাইভগুলিতে প্রচুর গবেষণা হয়েছে। এটি লক্ষ করা উচিত যে SMA-ভিত্তিক অ্যাকচুয়েটরগুলি বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অনুবাদমূলক এবং ঘূর্ণমান গতি প্রদানের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে13,14,15। যদিও কিছু ঘূর্ণমান অ্যাকচুয়েটর তৈরি করা হয়েছে, গবেষকরা বিশেষভাবে রৈখিক অ্যাকচুয়েটরগুলিতে আগ্রহী। এই রৈখিক অ্যাকচুয়েটরগুলিকে তিন ধরণের অ্যাকচুয়েটরে ভাগ করা যেতে পারে: এক-মাত্রিক, স্থানচ্যুতি এবং ডিফারেনশিয়াল অ্যাকচুয়েটর 16। প্রাথমিকভাবে, হাইব্রিড ড্রাইভগুলি SMA এবং অন্যান্য প্রচলিত ড্রাইভের সাথে একত্রে তৈরি করা হয়েছিল। SMA-ভিত্তিক হাইব্রিড লিনিয়ার অ্যাকচুয়েটরের একটি উদাহরণ হল একটি SMA তারের ব্যবহার যার মাধ্যমে একটি DC মোটর প্রায় 100 N আউটপুট বল এবং উল্লেখযোগ্য স্থানচ্যুতি প্রদান করে।
সম্পূর্ণরূপে SMA-ভিত্তিক ড্রাইভের প্রথম উন্নয়নগুলির মধ্যে একটি ছিল SMA সমান্তরাল ড্রাইভ। একাধিক SMA তার ব্যবহার করে, SMA-ভিত্তিক সমান্তরাল ড্রাইভটি সমস্ত SMA18 তারকে সমান্তরালে স্থাপন করে ড্রাইভের শক্তি ক্ষমতা বৃদ্ধি করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। অ্যাকচুয়েটরের সমান্তরাল সংযোগের জন্য কেবল আরও শক্তি প্রয়োজন হয় না, বরং একটি একক তারের আউটপুট শক্তিও সীমিত করে। SMA-ভিত্তিক অ্যাকচুয়েটরের আরেকটি অসুবিধা হল তারা সীমিত ভ্রমণ অর্জন করতে পারে। এই সমস্যা সমাধানের জন্য, একটি SMA কেবল বিম তৈরি করা হয়েছিল যাতে স্থানচ্যুতি বৃদ্ধি এবং রৈখিক গতি অর্জনের জন্য একটি প্রতিফলিত নমনীয় বিম থাকে, কিন্তু উচ্চতর বল তৈরি করেনি19। আকৃতি মেমরি অ্যালয়ের উপর ভিত্তি করে রোবটগুলির জন্য নরম বিকৃত কাঠামো এবং কাপড় প্রাথমিকভাবে প্রভাব পরিবর্ধনের জন্য তৈরি করা হয়েছে20,21,22। উচ্চ গতির প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, মাইক্রোপাম্প চালিত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য পাতলা ফিল্ম SMA ব্যবহার করে কম্প্যাক্ট চালিত পাম্পগুলি রিপোর্ট করা হয়েছে23। পাতলা ফিল্ম SMA ঝিল্লির ড্রাইভ ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভারের গতি নিয়ন্ত্রণে একটি মূল কারণ। অতএব, SMA লিনিয়ার মোটরগুলির SMA স্প্রিং বা রড মোটরের তুলনায় ভাল গতিশীল প্রতিক্রিয়া রয়েছে। সফট রোবোটিক্স এবং গ্রিপিং টেকনোলজি হল SMA-ভিত্তিক অ্যাকচুয়েটর ব্যবহার করে এমন আরও দুটি অ্যাপ্লিকেশন। উদাহরণস্বরূপ, 25 N স্পেস ক্ল্যাম্পে ব্যবহৃত স্ট্যান্ডার্ড অ্যাকচুয়েটর প্রতিস্থাপনের জন্য, একটি শেপ মেমোরি অ্যালয় প্যারালাল অ্যাকচুয়েটর 24 তৈরি করা হয়েছিল। অন্য একটি ক্ষেত্রে, একটি SMA সফট অ্যাকচুয়েটর তৈরি করা হয়েছিল একটি তারের উপর ভিত্তি করে যার একটি এমবেডেড ম্যাট্রিক্স ছিল যা সর্বোচ্চ 30 N টানা বল তৈরি করতে সক্ষম। তাদের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের কারণে, SMA গুলি জৈবিক ঘটনা অনুকরণকারী অ্যাকচুয়েটর তৈরি করতেও ব্যবহৃত হয়। এরকম একটি বিকাশের মধ্যে রয়েছে একটি 12-কোষের রোবট যা SMA সহ একটি কেঁচোর মতো জীবের একটি বায়োমিমেটিক যা আগুন লাগাতে সাইনোসয়েডাল গতি তৈরি করে26,27।
আগেই উল্লেখ করা হয়েছে, বিদ্যমান SMA-ভিত্তিক অ্যাকচুয়েটর থেকে সর্বোচ্চ বল প্রাপ্তির একটি সীমা রয়েছে। এই সমস্যা সমাধানের জন্য, এই গবেষণাটি একটি বায়োমিমেটিক বাইমোডাল পেশী কাঠামো উপস্থাপন করে। আকৃতির মেমরি অ্যালয় তার দ্বারা চালিত। এটি একটি শ্রেণীবিভাগ ব্যবস্থা প্রদান করে যার মধ্যে বেশ কয়েকটি আকৃতির মেমরি অ্যালয় তার রয়েছে। আজ পর্যন্ত, সাহিত্যে একই রকম স্থাপত্য সহ কোনও SMA-ভিত্তিক অ্যাকচুয়েটর রিপোর্ট করা হয়নি। SMA-ভিত্তিক এই অনন্য এবং অভিনব সিস্টেমটি বাইমোডাল পেশী সারিবদ্ধকরণের সময় SMA-এর আচরণ অধ্যয়ন করার জন্য তৈরি করা হয়েছিল। বিদ্যমান SMA-ভিত্তিক অ্যাকচুয়েটরের তুলনায়, এই গবেষণার লক্ষ্য ছিল একটি বায়োমিমেটিক ডিভ্যালেরেট অ্যাকচুয়েটর তৈরি করা যা একটি ছোট আয়তনে উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর বল উৎপন্ন করে। HVAC বিল্ডিং অটোমেশন এবং নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থায় ব্যবহৃত প্রচলিত স্টেপার মোটর চালিত ড্রাইভের তুলনায়, প্রস্তাবিত SMA-ভিত্তিক বাইমোডাল ড্রাইভ ডিজাইন ড্রাইভ প্রক্রিয়ার ওজন 67% কমিয়ে দেয়। নিম্নলিখিতগুলিতে, "পেশী" এবং "ড্রাইভ" শব্দ দুটি বিনিময়যোগ্যভাবে ব্যবহৃত হয়। এই গবেষণাটি এই ধরনের ড্রাইভের মাল্টিফিজিক্স সিমুলেশন তদন্ত করে। এই ধরনের সিস্টেমের যান্ত্রিক আচরণ পরীক্ষামূলক এবং বিশ্লেষণাত্মক পদ্ধতি দ্বারা অধ্যয়ন করা হয়েছে। ৭ V এর ইনপুট ভোল্টেজে বল এবং তাপমাত্রা বিতরণ আরও তদন্ত করা হয়েছিল। পরবর্তীকালে, মূল পরামিতি এবং আউটপুট বলের মধ্যে সম্পর্ক আরও ভালভাবে বোঝার জন্য একটি প্যারামেট্রিক বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। অবশেষে, হায়ারার্কিকাল অ্যাকচুয়েটরগুলি কল্পনা করা হয়েছে এবং কৃত্রিম প্রয়োগের জন্য নন-ম্যাগনেটিক অ্যাকচুয়েটরের সম্ভাব্য ভবিষ্যতের ক্ষেত্র হিসাবে হায়ারার্কিকাল স্তরের প্রভাবগুলি প্রস্তাব করা হয়েছে। উপরে উল্লিখিত গবেষণার ফলাফল অনুসারে, একক-পর্যায়ের স্থাপত্যের ব্যবহার রিপোর্ট করা SMA-ভিত্তিক অ্যাকচুয়েটরের তুলনায় কমপক্ষে চার থেকে পাঁচ গুণ বেশি বল তৈরি করে। উপরন্তু, একটি বহু-স্তরের বহু-স্তরের ড্রাইভ দ্বারা উৎপন্ন একই ড্রাইভ বল প্রচলিত SMA-ভিত্তিক ড্রাইভের তুলনায় দশ গুণেরও বেশি দেখানো হয়েছে। এরপর গবেষণাটি বিভিন্ন ডিজাইন এবং ইনপুট ভেরিয়েবলের মধ্যে সংবেদনশীলতা বিশ্লেষণ ব্যবহার করে মূল পরামিতিগুলি রিপোর্ট করে। SMA তারের প্রাথমিক দৈর্ঘ্য (\(l_0\)), পিনেট কোণ (\(\alpha\)) এবং প্রতিটি পৃথক স্ট্র্যান্ডে একক স্ট্র্যান্ডের সংখ্যা (n) চালিকা শক্তির মাত্রার উপর একটি শক্তিশালী নেতিবাচক প্রভাব ফেলে। শক্তি, যখন ইনপুট ভোল্টেজ (শক্তি) ইতিবাচকভাবে সম্পর্কিত বলে প্রমাণিত হয়েছে।
SMA তার নিকেল-টাইটানিয়াম (Ni-Ti) অ্যালয় পরিবারে দেখা যায় এমন আকৃতি স্মৃতি প্রভাব (SME) প্রদর্শন করে। সাধারণত, SMA দুটি তাপমাত্রা নির্ভর পর্যায় প্রদর্শন করে: একটি নিম্ন তাপমাত্রা পর্যায় এবং একটি উচ্চ তাপমাত্রা পর্যায়। বিভিন্ন স্ফটিক কাঠামোর উপস্থিতির কারণে উভয় পর্যায়েরই অনন্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে। রূপান্তর তাপমাত্রার উপরে বিদ্যমান অস্টেনাইট পর্যায়ে (উচ্চ তাপমাত্রা পর্যায়) উপাদানটি উচ্চ শক্তি প্রদর্শন করে এবং লোডের অধীনে খারাপভাবে বিকৃত হয়। অ্যালয়টি স্টেইনলেস স্টিলের মতো আচরণ করে, তাই এটি উচ্চ অ্যাকচুয়েশন চাপ সহ্য করতে সক্ষম। Ni-Ti অ্যালয়গুলির এই বৈশিষ্ট্যের সুযোগ নিয়ে, SMA তারগুলিকে একটি অ্যাকচুয়েটর গঠনের জন্য তির্যক করা হয়। বিভিন্ন পরামিতি এবং বিভিন্ন জ্যামিতির প্রভাবে SMA এর তাপীয় আচরণের মৌলিক বলবিদ্যা বোঝার জন্য উপযুক্ত বিশ্লেষণাত্মক মডেল তৈরি করা হয়েছে। পরীক্ষামূলক এবং বিশ্লেষণাত্মক ফলাফলের মধ্যে ভালো সামঞ্জস্য পাওয়া গেছে।
SMA-এর উপর ভিত্তি করে একটি দ্বি-মোডাল ড্রাইভের কর্মক্ষমতা মূল্যায়নের জন্য চিত্র 9a-তে দেখানো প্রোটোটাইপের উপর একটি পরীক্ষামূলক গবেষণা করা হয়েছিল। এই দুটি বৈশিষ্ট্য, ড্রাইভ দ্বারা উৎপন্ন বল (পেশী বল) এবং SMA তারের তাপমাত্রা (SMA তাপমাত্রা), পরীক্ষামূলকভাবে পরিমাপ করা হয়েছিল। ড্রাইভে তারের পুরো দৈর্ঘ্য বরাবর ভোল্টেজের পার্থক্য বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে, জুল হিটিং প্রভাবের কারণে তারের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়। ইনপুট ভোল্টেজ দুটি 10-সেকেন্ড চক্রে (চিত্র 2a, b-তে লাল বিন্দু হিসাবে দেখানো হয়েছে) প্রয়োগ করা হয়েছিল প্রতিটি চক্রের মধ্যে 15-সেকেন্ড শীতল সময়কাল সহ। ব্লকিং বলটি একটি পাইজোইলেকট্রিক স্ট্রেন গেজ ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়েছিল এবং SMA তারের তাপমাত্রা বিতরণ একটি বৈজ্ঞানিক-গ্রেড উচ্চ-রেজোলিউশন LWIR ক্যামেরা ব্যবহার করে বাস্তব সময়ে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল (টেবিল 2-এ ব্যবহৃত সরঞ্জামের বৈশিষ্ট্যগুলি দেখুন)। দেখায় যে উচ্চ ভোল্টেজ পর্যায়ে, তারের তাপমাত্রা একঘেয়েভাবে বৃদ্ধি পায়, কিন্তু যখন কোনও কারেন্ট প্রবাহিত হয় না, তখন তারের তাপমাত্রা হ্রাস পেতে থাকে। বর্তমান পরীক্ষামূলক সেটআপে, শীতলকরণ পর্যায়ে SMA তারের তাপমাত্রা কমে গিয়েছিল, কিন্তু এটি এখনও পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার উপরে ছিল। চিত্র 2e-তে LWIR ক্যামেরা থেকে নেওয়া SMA তারের তাপমাত্রার একটি স্ন্যাপশট দেখানো হয়েছে। অন্যদিকে, চিত্র 2a-তে ড্রাইভ সিস্টেম দ্বারা উৎপন্ন ব্লকিং বল দেখানো হয়েছে। যখন পেশী বল স্প্রিংয়ের পুনরুদ্ধার বলকে ছাড়িয়ে যায়, তখন চিত্র 9a-তে দেখানো চলমান বাহুটি চলতে শুরু করে। অ্যাকচুয়েশন শুরু হওয়ার সাথে সাথে, চলমান বাহুটি সেন্সরের সংস্পর্শে আসে, যা চিত্র 2c, d-তে দেখানো একটি দেহ বল তৈরি করে। যখন সর্বোচ্চ তাপমাত্রা \(84\,^{\circ}\hbox {C}\ এর কাছাকাছি থাকে, তখন সর্বাধিক পর্যবেক্ষণ করা বল 105 N হয়।
গ্রাফটিতে দুটি চক্রের সময় SMA তারের তাপমাত্রা এবং SMA-ভিত্তিক বাইমোডাল অ্যাকচুয়েটর দ্বারা উৎপন্ন বলের পরীক্ষামূলক ফলাফল দেখানো হয়েছে। ইনপুট ভোল্টেজ দুটি 10 সেকেন্ডের চক্রে (লাল বিন্দু হিসাবে দেখানো হয়েছে) প্রয়োগ করা হয় এবং প্রতিটি চক্রের মধ্যে 15 সেকেন্ডের শীতলতা সময়কাল থাকে। পরীক্ষাগুলির জন্য ব্যবহৃত SMA তারটি ছিল Dynalloy, Inc. এর 0.51 মিমি ব্যাসের ফ্লেক্সিনল তার। (a) গ্রাফটি দুটি চক্রের সময় প্রাপ্ত পরীক্ষামূলক বল দেখায়, (c, d) একটি PACEline CFT/5kN পাইজোইলেকট্রিক ফোর্স ট্রান্সডিউসারে চলমান আর্ম অ্যাকচুয়েটরের ক্রিয়ার দুটি স্বাধীন উদাহরণ দেখায়, (b) গ্রাফটি দুটি চক্রের সময় পুরো SMA তারের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা দেখায়, (e) FLIR ResearchIR সফ্টওয়্যার LWIR ক্যামেরা ব্যবহার করে SMA তার থেকে নেওয়া একটি তাপমাত্রার স্ন্যাপশট দেখায়। পরীক্ষাগুলিতে বিবেচনা করা জ্যামিতিক পরামিতিগুলি সারণি 1 এ দেওয়া হয়েছে।
গাণিতিক মডেলের সিমুলেশন ফলাফল এবং পরীক্ষামূলক ফলাফলের তুলনা করা হয়েছে 7V ইনপুট ভোল্টেজের শর্তে, যেমন চিত্র 5-এ দেখানো হয়েছে। প্যারামেট্রিক বিশ্লেষণের ফলাফল অনুসারে এবং SMA তারের অতিরিক্ত গরম হওয়ার সম্ভাবনা এড়াতে, অ্যাকচুয়েটরে 11.2 ওয়াটের শক্তি সরবরাহ করা হয়েছিল। ইনপুট ভোল্টেজ হিসাবে 7V সরবরাহ করার জন্য একটি প্রোগ্রামেবল ডিসি পাওয়ার সাপ্লাই ব্যবহার করা হয়েছিল এবং তার জুড়ে 1.6A কারেন্ট পরিমাপ করা হয়েছিল। কারেন্ট প্রয়োগ করলে ড্রাইভ দ্বারা উৎপন্ন বল এবং SDR-এর তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়। 7V ইনপুট ভোল্টেজের সাথে, প্রথম চক্রের সিমুলেশন ফলাফল এবং পরীক্ষামূলক ফলাফল থেকে প্রাপ্ত সর্বাধিক আউটপুট বল যথাক্রমে 78 N এবং 96 N। দ্বিতীয় চক্রে, সিমুলেশন এবং পরীক্ষামূলক ফলাফলের সর্বোচ্চ আউটপুট বল যথাক্রমে 150 N এবং 105 N ছিল। অবক্লুশন বল পরিমাপ এবং পরীক্ষামূলক তথ্যের মধ্যে পার্থক্য অক্লুশন বল পরিমাপ করার জন্য ব্যবহৃত পদ্ধতির কারণে হতে পারে। চিত্রে দেখানো পরীক্ষামূলক ফলাফল। চিত্র 5a লকিং ফোর্সের পরিমাপের সাথে মিলে যায়, যা পরবর্তীতে পরিমাপ করা হয়েছিল যখন ড্রাইভ শ্যাফ্টটি PACEline CFT/5kN পাইজোইলেকট্রিক ফোর্স ট্রান্সডুসারের সংস্পর্শে ছিল, যেমন চিত্র 2s-এ দেখানো হয়েছে। অতএব, যখন ড্রাইভ শ্যাফ্ট কুলিং জোনের শুরুতে ফোর্স সেন্সরের সংস্পর্শে থাকে না, তখন বলটি অবিলম্বে শূন্য হয়ে যায়, যেমন চিত্র 2d-তে দেখানো হয়েছে। এছাড়াও, পরবর্তী চক্রগুলিতে বল গঠনকে প্রভাবিত করে এমন অন্যান্য পরামিতিগুলি হল পূর্ববর্তী চক্রে শীতলকরণের সময় এবং পরিচলন তাপ স্থানান্তরের সহগ। চিত্র 2b থেকে দেখা যায় যে 15 সেকেন্ডের শীতলকরণের পরে, SMA তারটি ঘরের তাপমাত্রায় পৌঁছায়নি এবং তাই প্রথম চক্রের তুলনায় দ্বিতীয় ড্রাইভিং চক্রে উচ্চতর প্রাথমিক তাপমাত্রা (\(40\,^{\circ }\hbox {C}\)) ছিল (\(25\, ^{\circ}\hbox {C}\))। সুতরাং, প্রথম চক্রের তুলনায়, দ্বিতীয় তাপ চক্রের সময় SMA তারের তাপমাত্রা প্রাথমিক অস্টেনাইট তাপমাত্রা (\(A_s\)) এর আগে পৌঁছায় এবং দীর্ঘস্থায়ী পরিবর্তনের সময়ে থাকে, যার ফলে চাপ এবং বল তৈরি হয়। অন্যদিকে, পরীক্ষা-নিরীক্ষা এবং সিমুলেশন থেকে প্রাপ্ত তাপ এবং শীতলকরণ চক্রের সময় তাপমাত্রা বন্টন থার্মোগ্রাফিক বিশ্লেষণের উদাহরণের সাথে উচ্চ গুণগত মিল পায়। পরীক্ষা-নিরীক্ষা এবং সিমুলেশন থেকে প্রাপ্ত SMA তারের তাপীয় তথ্যের তুলনামূলক বিশ্লেষণ তাপ এবং শীতলকরণ চক্রের সময় সামঞ্জস্য এবং পরীক্ষামূলক তথ্যের জন্য গ্রহণযোগ্য সহনশীলতার মধ্যে দেখা গেছে। প্রথম চক্রের সিমুলেশন এবং পরীক্ষা-নিরীক্ষার ফলাফল থেকে প্রাপ্ত SMA তারের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা যথাক্রমে \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) এবং \(75\,^{\circ }\hbox {C }\), এবং দ্বিতীয় চক্রে SMA তারের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা হল \(94\,^{\circ }\hbox {C}\) এবং \(83\,^{\circ }\hbox {C}\)। মৌলিকভাবে বিকশিত মডেলটি আকৃতি মেমরি প্রভাবের প্রভাব নিশ্চিত করে। এই পর্যালোচনায় ক্লান্তি এবং অতিরিক্ত গরমের ভূমিকা বিবেচনা করা হয়নি। ভবিষ্যতে, মডেলটিকে উন্নত করে SMA তারের স্ট্রেস ইতিহাস অন্তর্ভুক্ত করা হবে, যা এটিকে ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আরও উপযুক্ত করে তুলবে। সিমুলিংক ব্লক থেকে প্রাপ্ত ড্রাইভ আউটপুট বল এবং SMA তাপমাত্রা প্লটগুলি 7 V এর ইনপুট ভোল্টেজ পালসের শর্তে পরীক্ষামূলক ডেটার অনুমোদিত সহনশীলতার মধ্যে রয়েছে। এটি উন্নত গাণিতিক মডেলের সঠিকতা এবং নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করে।
পদ্ধতি বিভাগে বর্ণিত মৌলিক সমীকরণ ব্যবহার করে MathWorks Simulink R2020b পরিবেশে গাণিতিক মডেলটি তৈরি করা হয়েছে। চিত্র 3b-তে Simulink গণিত মডেলের একটি ব্লক ডায়াগ্রাম দেখানো হয়েছে। চিত্র 2a, b-তে দেখানো হয়েছে এমনভাবে মডেলটি 7V ইনপুট ভোল্টেজ পালসের জন্য সিমুলেটেড করা হয়েছিল। সিমুলেশনে ব্যবহৃত প্যারামিটারগুলির মানগুলি সারণি 1-এ তালিকাভুক্ত করা হয়েছে। ক্ষণস্থায়ী প্রক্রিয়াগুলির সিমুলেশনের ফলাফল চিত্র 1 এবং 1-এ উপস্থাপন করা হয়েছে। চিত্র 3a এবং 4। চিত্র 4a, b-তে SMA তারে প্ররোচিত ভোল্টেজ এবং সময়ের ফাংশন হিসাবে অ্যাকচুয়েটর দ্বারা উৎপন্ন বল দেখানো হয়েছে। বিপরীত রূপান্তর (গরম করার সময়), যখন SMA তারের তাপমাত্রা, \(T < A_s^{\prime}\) (স্ট্রেস-মডিফাইড অস্টেনাইট ফেজ শুরুর তাপমাত্রা), তখন মার্টেনসাইট আয়তন ভগ্নাংশের পরিবর্তনের হার (\(\dot{\xi }\)) শূন্য হবে। বিপরীত রূপান্তর (গরম করার সময়), যখন SMA তারের তাপমাত্রা, \(T < A_s^{\prime}\) (স্ট্রেস-মডিফাইড অস্টেনাইট ফেজ শুরুর তাপমাত্রা), তখন মার্টেনসাইট আয়তন ভগ্নাংশের পরিবর্তনের হার (\(\dot{\ xi }\)) শূন্য হবে। Во время обратного превращения (нагрева), когда температура проволоки SMA, \(T < A_s^{\prime}\) (температура начала аустенитура начала аустенитуратура проволоки SMA, напряжением), скорость изменения объемной доли мартенсита (\(\dot{\ xi }\)) будет равно нулю. বিপরীত রূপান্তর (গরম করার সময়), যখন SMA তারের তাপমাত্রা, \(T < A_s^{\prime}\) (স্ট্রেস-মডিফাইড অস্টেনাইট শুরুর তাপমাত্রা), তখন মার্টেনসাইট আয়তন ভগ্নাংশের পরিবর্তনের হার (\(\dot{\ xi }\ )) শূন্য হবে।在反向转变（加热）过程中，当SMA 线温度\(T < A_s^{\prime}\)（应力修正奥氏体相起始温度）时，马氏体体积分数的变化率（\(\dot)।在 反向 转变 （加热） 中, 当 当 当 线 温度 \ (টি
(ক) একটি SMA-ভিত্তিক ডিভালেরেট অ্যাকচুয়েটরে তাপমাত্রা বিতরণ এবং চাপ-প্ররোচিত জংশন তাপমাত্রা দেখানো সিমুলেশন ফলাফল। যখন তারের তাপমাত্রা গরম করার পর্যায়ে অস্টেনাইট ট্রানজিশন তাপমাত্রা অতিক্রম করে, তখন পরিবর্তিত অস্টেনাইট ট্রানজিশন তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেতে শুরু করে, এবং একইভাবে, যখন তারের রড তাপমাত্রা শীতলকরণ পর্যায়ে মার্টেনসিটিক ট্রানজিশন তাপমাত্রা অতিক্রম করে, তখন মার্টেনসিটিক ট্রানজিশন তাপমাত্রা হ্রাস পায়। অ্যাকচুয়েশন প্রক্রিয়ার বিশ্লেষণাত্মক মডেলিংয়ের জন্য SMA। (সিমুলিংক মডেলের প্রতিটি সাবসিস্টেমের বিস্তারিত দেখার জন্য, পরিপূরক ফাইলের পরিশিষ্ট বিভাগটি দেখুন।)
7V ইনপুট ভোল্টেজের দুটি চক্রের জন্য বিভিন্ন প্যারামিটার বিতরণের বিশ্লেষণের ফলাফল দেখানো হয়েছে (10 সেকেন্ড ওয়ার্ম আপ চক্র এবং 15 সেকেন্ড কুল ডাউন চক্র)। (ac) এবং (e) সময়ের সাথে সাথে বিতরণ চিত্রিত করে, অন্যদিকে, (d) এবং (f) তাপমাত্রা সহ বিতরণ চিত্রিত করে। সংশ্লিষ্ট ইনপুট অবস্থার জন্য, সর্বাধিক পর্যবেক্ষণ করা চাপ হল 106 MPa (345 MPa এর কম, তারের ফলন শক্তি), বল হল 150 N, সর্বাধিক স্থানচ্যুতি হল 270 µm, এবং সর্বনিম্ন মার্টেনসাইটিক আয়তন ভগ্নাংশ হল 0.91। অন্যদিকে, তাপমাত্রা সহ মার্টেনসাইটের চাপের পরিবর্তন এবং আয়তন ভগ্নাংশের পরিবর্তন হিস্টেরেসিস বৈশিষ্ট্যের অনুরূপ।
একই ব্যাখ্যা অস্টেনাইট পর্যায় থেকে মার্টেনসাইট পর্যায়ে সরাসরি রূপান্তর (শীতলকরণ) এর ক্ষেত্রে প্রযোজ্য, যেখানে স্ট্রেস-মডিফাইড মার্টেনসাইট পর্যায়ের SMA তারের তাপমাত্রা (T) এবং শেষ তাপমাত্রা (\(M_f^{\prime}\ )) চমৎকার। চিত্র 4d,f-এ SMA তারের (T) তাপমাত্রার পরিবর্তনের ফাংশন হিসাবে SMA তারে প্ররোচিত চাপ (\(\sigma\)) এবং মার্টেনসাইট (\(\xi\)) এর আয়তন ভগ্নাংশের পরিবর্তন দেখানো হয়েছে, উভয় ড্রাইভিং চক্রের জন্য। চিত্র 3a-তে ইনপুট ভোল্টেজ পালসের উপর নির্ভর করে সময়ের সাথে সাথে SMA তারের তাপমাত্রার পরিবর্তন দেখানো হয়েছে। চিত্র থেকে দেখা যাচ্ছে, শূন্য ভোল্টেজে তাপ উৎস এবং পরবর্তী পরিবাহী শীতলকরণ প্রদান করে তারের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেতে থাকে। গরম করার সময়, মার্টেনসাইটকে অস্টেনাইট পর্যায়ে পুনঃরূপান্তর করা শুরু হয় যখন SMA তারের তাপমাত্রা (T) স্ট্রেস-সংশোধিত অস্টেনাইট নিউক্লিয়েশন তাপমাত্রা (\(A_s^{\prime}\)) অতিক্রম করে। এই পর্যায়ে, SMA তারটি সংকুচিত হয় এবং অ্যাকচুয়েটর বল উৎপন্ন করে। এছাড়াও শীতল করার সময়, যখন SMA তারের (T) তাপমাত্রা স্ট্রেস-সংশোধিত মার্টেনসাইট পর্যায়ের (\(M_s^{\prime}\)) নিউক্লিয়েশন তাপমাত্রা অতিক্রম করে, তখন অস্টেনাইট পর্যায় থেকে মার্টেনসাইট পর্যায়ে একটি ইতিবাচক রূপান্তর ঘটে। ড্রাইভ বল হ্রাস পায়।
SMA-এর উপর ভিত্তি করে বাইমোডাল ড্রাইভের প্রধান গুণগত দিকগুলি সিমুলেশন ফলাফল থেকে পাওয়া যেতে পারে। ভোল্টেজ পালস ইনপুটের ক্ষেত্রে, জুল হিটিং এফেক্টের কারণে SMA তারের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়। মার্টেনসাইট ভলিউম ভগ্নাংশ (\(\xi\)) এর প্রাথমিক মান 1 এ সেট করা হয়, কারণ উপাদানটি প্রাথমিকভাবে সম্পূর্ণ মার্টেনসাইট পর্যায়ে থাকে। তারটি উত্তপ্ত হতে থাকলে, SMA তারের তাপমাত্রা স্ট্রেস-সংশোধিত অস্টেনাইট নিউক্লিয়েশন তাপমাত্রা \(A_s^{\prime}} ছাড়িয়ে যায়, যার ফলে মার্টেনসাইট ভলিউম ভগ্নাংশ হ্রাস পায়, যেমন চিত্র 4c-তে দেখানো হয়েছে। এছাড়াও, চিত্র 4e-তে অ্যাকচুয়েটরের স্ট্রোকের বন্টন সময়ের সাথে সাথে দেখানো হয়েছে, এবং চিত্র 5-এ - সময়ের ফাংশন হিসাবে চালিকা শক্তি। সমীকরণের একটি সম্পর্কিত সিস্টেমের মধ্যে রয়েছে তাপমাত্রা, মার্টেনসাইট ভলিউম ভগ্নাংশ এবং তারে বিকশিত স্ট্রেস, যার ফলে SMA তারের সংকোচন এবং অ্যাকচুয়েটর দ্বারা উৎপন্ন বল। চিত্র 4-এ দেখানো হয়েছে। চিত্র 4d,f, তাপমাত্রার সাথে ভোল্টেজের তারতম্য এবং তাপমাত্রার সাথে মার্টেনসাইট আয়তনের ভগ্নাংশের তারতম্য 7 V-তে সিমুলেটেড ক্ষেত্রে SMA-এর হিস্টেরেসিস বৈশিষ্ট্যের সাথে মিলে যায়।
পরীক্ষা-নিরীক্ষা এবং বিশ্লেষণাত্মক গণনার মাধ্যমে ড্রাইভিং প্যারামিটারের তুলনা করা হয়েছিল। তারগুলিকে ১০ সেকেন্ডের জন্য ৭ V এর স্পন্দিত ইনপুট ভোল্টেজের অধীনে রাখা হয়েছিল, তারপর দুটি চক্র ধরে ১৫ সেকেন্ডের জন্য (কুলিং ফেজ) ঠান্ডা করা হয়েছিল। পিনেট কোণ \(40^{\circ}\) এ সেট করা হয়েছে এবং প্রতিটি একক পিন লেগে SMA তারের প্রাথমিক দৈর্ঘ্য ৮৩ মিমি এ সেট করা হয়েছে। (ক) একটি লোড সেল দিয়ে চালিকা শক্তি পরিমাপ করা (খ) একটি তাপীয় ইনফ্রারেড ক্যামেরা দিয়ে তারের তাপমাত্রা পর্যবেক্ষণ করা।
ড্রাইভ দ্বারা উৎপাদিত বলের উপর ভৌত পরামিতিগুলির প্রভাব বোঝার জন্য, নির্বাচিত ভৌত পরামিতিগুলির প্রতি গাণিতিক মডেলের সংবেদনশীলতার বিশ্লেষণ করা হয়েছিল এবং পরামিতিগুলিকে তাদের প্রভাব অনুসারে স্থান দেওয়া হয়েছিল। প্রথমত, মডেল পরামিতিগুলির নমুনা পরীক্ষামূলক নকশা নীতিগুলি ব্যবহার করে করা হয়েছিল যা একটি অভিন্ন বন্টন অনুসরণ করে (সংবেদনশীলতা বিশ্লেষণের পরিপূরক বিভাগ দেখুন)। এই ক্ষেত্রে, মডেল পরামিতিগুলির মধ্যে রয়েছে ইনপুট ভোল্টেজ (\(V_{in}\)), প্রাথমিক SMA তারের দৈর্ঘ্য (\(l_0\)), ত্রিভুজ কোণ (\(\alpha\)), বায়াস স্প্রিং ধ্রুবক (\( K_x\ )), পরিচলন তাপ স্থানান্তর সহগ (\(h_T\)) এবং ইউনিমোডাল শাখার সংখ্যা (n)। পরবর্তী ধাপে, অধ্যয়ন নকশার প্রয়োজনীয়তা হিসাবে সর্বোচ্চ পেশী শক্তি বেছে নেওয়া হয়েছিল এবং শক্তির উপর প্রতিটি সেটের প্যারামেট্রিক প্রভাব প্রাপ্ত করা হয়েছিল। সংবেদনশীলতা বিশ্লেষণের জন্য টর্নেডো প্লটগুলি প্রতিটি প্যারামিটারের জন্য পারস্পরিক সম্পর্ক সহগ থেকে নেওয়া হয়েছিল, যেমন চিত্র 6a তে দেখানো হয়েছে।
(a) মডেল প্যারামিটারের পারস্পরিক সম্পর্ক সহগ মান এবং উপরের মডেল প্যারামিটারের 2500টি অনন্য গ্রুপের সর্বোচ্চ আউটপুট বলের উপর তাদের প্রভাব টর্নেডো প্লটে দেখানো হয়েছে। গ্রাফটি বেশ কয়েকটি সূচকের র্যাঙ্ক পারস্পরিক সম্পর্ক দেখায়। এটা স্পষ্ট যে \(V_{in}\) হল একমাত্র প্যারামিটার যার ধনাত্মক পারস্পরিক সম্পর্ক রয়েছে এবং \(l_0\) হল সর্বোচ্চ ঋণাত্মক পারস্পরিক সম্পর্ক রয়েছে। বিভিন্ন সংমিশ্রণে বিভিন্ন প্যারামিটারের প্রভাব সর্বোচ্চ পেশী শক্তির উপর (b, c) দেখানো হয়েছে। \(K_x\) 400 থেকে 800 N/m এবং n 4 থেকে 24 পর্যন্ত। ভোল্টেজ (\(V_{in}\)) 4V থেকে 10V-তে পরিবর্তিত হয়েছে, তারের দৈর্ঘ্য (\(l_{0 } \)) 40 থেকে 100 মিমি-তে পরিবর্তিত হয়েছে, এবং লেজের কোণ (\ (\alpha \)) \ (20 – 60 \, ^ {\circ }\) থেকে পরিবর্তিত হয়েছে।
চিত্র 6a-তে পিক ড্রাইভ ফোর্স ডিজাইনের প্রয়োজনীয়তা সহ প্রতিটি প্যারামিটারের জন্য বিভিন্ন পারস্পরিক সম্পর্ক সহগের একটি টর্নেডো প্লট দেখানো হয়েছে। চিত্র 6a থেকে দেখা যাচ্ছে যে ভোল্টেজ প্যারামিটার (\(V_{in}\)) সরাসরি সর্বোচ্চ আউটপুট বলের সাথে সম্পর্কিত, এবং পরিবাহী তাপ স্থানান্তর সহগ (\(h_T\)), শিখা কোণ (\ ( \alpha\)), স্থানচ্যুতি স্প্রিং ধ্রুবক ( \(K_x\)) আউটপুট বলের সাথে নেতিবাচকভাবে সম্পর্কিত এবং SMA তারের প্রাথমিক দৈর্ঘ্য (\(l_0\)) এবং ইউনিমোডাল শাখার সংখ্যা (n) একটি শক্তিশালী বিপরীত সম্পর্ক দেখায়। সরাসরি সম্পর্কের ক্ষেত্রে ভোল্টেজ সহগ সহগ (\(V_ {in}\)) এর উচ্চ মানের ক্ষেত্রে ইঙ্গিত দেয় যে এই প্যারামিটারটি পাওয়ার আউটপুটের উপর সর্বাধিক প্রভাব ফেলে। চিত্র 6b, c-তে দেখানো হয়েছে, দুটি গণনামূলক স্থানের বিভিন্ন সংমিশ্রণে বিভিন্ন পরামিতিগুলির প্রভাব মূল্যায়ন করে একই রকম আরেকটি বিশ্লেষণ সর্বোচ্চ বল পরিমাপ করে। \(V_{in}\) এবং \(l_0\), \(\alpha\) এবং \(l_0\) এর একই রকম প্যাটার্ন রয়েছে এবং গ্রাফটি দেখায় যে \(V_{in}\) এবং \(\alpha\ ) এবং \(\alpha\) এর একই রকম প্যাটার্ন রয়েছে। \(l_0\) এর ছোট মান উচ্চতর পিক ফোর্সের দিকে পরিচালিত করে। অন্য দুটি প্লট চিত্র 6a এর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, যেখানে n এবং \(K_x\) নেতিবাচকভাবে সম্পর্কিত এবং \(V_{in}\) ইতিবাচকভাবে সম্পর্কিত। এই বিশ্লেষণটি প্রভাবক পরামিতিগুলিকে সংজ্ঞায়িত এবং সামঞ্জস্য করতে সহায়তা করে যার মাধ্যমে ড্রাইভ সিস্টেমের আউটপুট বল, স্ট্রোক এবং দক্ষতা প্রয়োজনীয়তা এবং প্রয়োগের সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়া যেতে পারে।
বর্তমান গবেষণা কাজটি N স্তরের সাথে হায়ারার্কিকাল ড্রাইভগুলি প্রবর্তন করে এবং তদন্ত করে। চিত্র 7a-তে দেখানো হয়েছে, যেখানে প্রথম স্তরের অ্যাকচুয়েটরের প্রতিটি SMA তারের পরিবর্তে, একটি দ্বি-স্তরের হায়ারার্কি অর্জন করা হয়, যেমন চিত্র 9e-তে দেখানো হয়েছে। চিত্র 7c-তে দেখানো হয়েছে যে কীভাবে SMA তারটি একটি চলমান বাহু (সহায়ক বাহু) এর চারপাশে ক্ষতবিক্ষত হয় যা কেবল অনুদৈর্ঘ্য দিকে চলে। তবে, প্রাথমিক চলমান বাহুটি 1ম পর্যায়ের মাল্টি-স্টেজ অ্যাকচুয়েটরের চলমান বাহু হিসাবে একইভাবে চলতে থাকে। সাধারণত, \(N-1\) পর্যায়ের SMA তারকে প্রথম-স্তরের ড্রাইভ দিয়ে প্রতিস্থাপন করে একটি N-স্তরের ড্রাইভ তৈরি করা হয়। ফলস্বরূপ, প্রতিটি শাখা প্রথম পর্যায়ের ড্রাইভকে অনুকরণ করে, তারটি নিজেই ধরে থাকা শাখাটি বাদ দিয়ে। এইভাবে, নেস্টেড কাঠামো তৈরি করা যেতে পারে যা প্রাথমিক ড্রাইভের বলের চেয়ে কয়েকগুণ বেশি বল তৈরি করে। এই গবেষণায়, প্রতিটি স্তরের জন্য, 1 মিটারের মোট কার্যকর SMA তারের দৈর্ঘ্য বিবেচনা করা হয়েছিল, যেমন চিত্র 7d-তে সারণী বিন্যাসে দেখানো হয়েছে। প্রতিটি ইউনিমোডাল ডিজাইনে প্রতিটি তারের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত বিদ্যুৎ প্রবাহ এবং প্রতিটি SMA তারের অংশে ফলস্বরূপ প্রিস্ট্রেস এবং ভোল্টেজ প্রতিটি স্তরে একই। আমাদের বিশ্লেষণাত্মক মডেল অনুসারে, আউটপুট বল স্তরের সাথে ইতিবাচকভাবে সম্পর্কিত, যখন স্থানচ্যুতি নেতিবাচকভাবে সম্পর্কিত। একই সময়ে, স্থানচ্যুতি এবং পেশী শক্তির মধ্যে একটি বিনিময় ছিল। চিত্র 7b তে দেখা গেছে, সর্বাধিক সংখ্যক স্তরে সর্বাধিক বল অর্জন করা হলেও, সর্বনিম্ন স্তরে সর্বাধিক স্থানচ্যুতি পরিলক্ষিত হয়। যখন শ্রেণিবিন্যাস স্তর \(N=5\) এ সেট করা হয়েছিল, তখন 2টি পর্যবেক্ষণ করা স্ট্রোক \(\upmu\)m সহ 2.58 kN এর সর্বোচ্চ পেশী বল পাওয়া গেছে। অন্যদিকে, প্রথম পর্যায়ের ড্রাইভ 277 \(\upmu\)m এর স্ট্রোকে 150 N এর বল উৎপন্ন করে। বহু-স্তরের অ্যাকচুয়েটরগুলি বাস্তব জৈবিক পেশীগুলির অনুকরণ করতে সক্ষম, যেখানে আকৃতির স্মৃতি সংকর ধাতুর উপর ভিত্তি করে কৃত্রিম পেশীগুলি সুনির্দিষ্ট এবং সূক্ষ্ম নড়াচড়ার মাধ্যমে উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর বল উৎপন্ন করতে সক্ষম। এই ক্ষুদ্রাকৃতির নকশার সীমাবদ্ধতা হল, শ্রেণিবিন্যাস বৃদ্ধির সাথে সাথে চলাচল অনেক কমে যায় এবং ড্রাইভ উৎপাদন প্রক্রিয়ার জটিলতা বৃদ্ধি পায়।
(ক) একটি দ্বি-স্তরীয় (\(N=2\)) স্তরযুক্ত আকৃতির মেমরি অ্যালয় লিনিয়ার অ্যাকচুয়েটর সিস্টেম একটি দ্বি-স্তরীয় কনফিগারেশনে দেখানো হয়েছে। প্রস্তাবিত মডেলটি প্রথম পর্যায়ের স্তরযুক্ত অ্যাকচুয়েটরের SMA তারকে আরেকটি একক পর্যায়ের স্তরযুক্ত অ্যাকচুয়েটর দিয়ে প্রতিস্থাপন করে অর্জন করা হয়। (গ) দ্বিতীয় পর্যায়ের বহুস্তরীয় অ্যাকচুয়েটরের বিকৃত কনফিগারেশন। (খ) স্তরের সংখ্যার উপর নির্ভর করে বল এবং স্থানচ্যুতির বন্টন বর্ণনা করা হয়েছে। দেখা গেছে যে অ্যাকচুয়েটরের সর্বোচ্চ বল গ্রাফে স্কেল স্তরের সাথে ইতিবাচকভাবে সম্পর্কিত, যখন স্ট্রোক স্কেল স্তরের সাথে নেতিবাচকভাবে সম্পর্কিত। প্রতিটি তারে বর্তমান এবং প্রাক-ভোল্টেজ সমস্ত স্তরে স্থির থাকে। (ঘ) টেবিলটি প্রতিটি স্তরে ট্যাপের সংখ্যা এবং SMA তারের (ফাইবার) দৈর্ঘ্য দেখায়। তারের বৈশিষ্ট্যগুলি সূচক 1 দ্বারা নির্দেশিত হয় এবং মাধ্যমিক শাখার সংখ্যা (প্রাথমিক লেগের সাথে সংযুক্ত) সাবস্ক্রিপ্টের বৃহত্তম সংখ্যা দ্বারা নির্দেশিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, ৫ম স্তরে, \(n_1\) প্রতিটি বাইমোডাল কাঠামোতে উপস্থিত SMA তারের সংখ্যা বোঝায় এবং \(n_5\) সহায়ক পায়ের সংখ্যা (প্রধান লেগের সাথে সংযুক্ত একটি) বোঝায়।
অনেক গবেষক আকৃতি স্মৃতির সাথে SMA-এর আচরণ মডেল করার জন্য বিভিন্ন পদ্ধতি প্রস্তাব করেছেন, যা ফেজ ট্রানজিশনের সাথে সম্পর্কিত স্ফটিক কাঠামোর ম্যাক্রোস্কোপিক পরিবর্তনের সাথে থার্মোমেকানিকাল বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে। গঠনমূলক পদ্ধতির সূত্রপাত সহজাতভাবে জটিল। সর্বাধিক ব্যবহৃত ফেনোমেনোলজিক্যাল মডেলটি Tanaka28 দ্বারা প্রস্তাবিত এবং ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। Tanaka [28] দ্বারা প্রস্তাবিত ফেনোমেনোলজিক্যাল মডেলটি ধরে নেয় যে মার্টেনসাইটের আয়তন ভগ্নাংশ তাপমাত্রা এবং চাপের একটি সূচকীয় ফাংশন। পরবর্তীতে, লিয়াং এবং রজার্স29 এবং ব্রিনসন30 একটি মডেল প্রস্তাব করেছিলেন যেখানে ফেজ ট্রানজিশন গতিবিদ্যাকে ভোল্টেজ এবং তাপমাত্রার একটি কোসাইন ফাংশন হিসাবে ধরে নেওয়া হয়েছিল, মডেলটিতে সামান্য পরিবর্তন সহ। বেকার এবং ব্রিনসন ইচ্ছাকৃত লোডিং অবস্থার পাশাপাশি আংশিক ট্রানজিশনের অধীনে SMA উপকরণগুলির আচরণ মডেল করার জন্য একটি ফেজ ডায়াগ্রাম ভিত্তিক গতিশীল মডেল প্রস্তাব করেছিলেন। ব্যানার্জি32 এলাহিনিয়া এবং আহমাদিয়ান33 দ্বারা তৈরি একক ডিগ্রি স্বাধীনতা ম্যানিপুলেটর অনুকরণ করতে বেকার এবং ব্রিনসন31 ফেজ ডায়াগ্রাম গতিবিদ্যা পদ্ধতি ব্যবহার করে। তাপমাত্রার সাথে ভোল্টেজের অ-একঘেয়ে পরিবর্তন বিবেচনা করে ফেজ ডায়াগ্রামের উপর ভিত্তি করে গতিশীল পদ্ধতিগুলি ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে প্রয়োগ করা কঠিন। এলাখিনিয়া এবং আহমাদিয়ান বিদ্যমান ঘটনাগত মডেলগুলির এই ত্রুটিগুলির প্রতি দৃষ্টি আকর্ষণ করেন এবং যেকোনো জটিল লোডিং অবস্থার অধীনে আকৃতি মেমরি আচরণ বিশ্লেষণ এবং সংজ্ঞায়িত করার জন্য একটি বর্ধিত ঘটনাগত মডেল প্রস্তাব করেন।
SMA তারের কাঠামোগত মডেল SMA তারের স্ট্রেস (\(\sigma\)), স্ট্রেন (\(\epsilon\)), তাপমাত্রা (T), এবং মার্টেনসাইট আয়তন ভগ্নাংশ (\(\xi\)) প্রদান করে। ঘটনাগত গঠনমূলক মডেলটি প্রথমে Tanaka28 দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল এবং পরে Liang29 এবং Brinson30 দ্বারা গৃহীত হয়েছিল। সমীকরণের ডেরিভেটিভের রূপ হল:
যেখানে E হল পর্যায় নির্ভর SMA ইয়ং এর মডুলাস যা \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) এবং \(E_A\) এবং \(E_M\) ব্যবহার করে প্রাপ্ত, যা ইয়ং এর মডুলাসকে প্রতিনিধিত্ব করে যথাক্রমে অস্টেনিটিক এবং মার্টেনসিটিক পর্যায়, এবং তাপীয় প্রসারণের সহগকে \(\theta _T\) দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়। পর্যায় রূপান্তর অবদান ফ্যাক্টর হল \(\Omega = -E \epsilon _L\) এবং \(\epsilon _L\) হল SMA তারের সর্বাধিক পুনরুদ্ধারযোগ্য স্ট্রেন।
ফেজ ডাইনামিক্স সমীকরণটি তানাকা২৮ দ্বারা প্রস্তাবিত সূচকীয় ফাংশনের পরিবর্তে লিয়াং২৯ দ্বারা বিকশিত এবং পরবর্তীতে ব্রিনসন৩০ দ্বারা গৃহীত কোসাইন ফাংশনের সাথে মিলে যায়। ফেজ ট্রানজিশন মডেলটি এলাখিনিয়া এবং আহমাদিয়ান৩৪ দ্বারা প্রস্তাবিত মডেলের একটি সম্প্রসারণ এবং লিয়াং২৯ এবং ব্রিনসন৩০ দ্বারা প্রদত্ত ফেজ ট্রানজিশন শর্তের উপর ভিত্তি করে পরিবর্তিত। এই ফেজ ট্রানজিশন মডেলের জন্য ব্যবহৃত শর্তগুলি জটিল থার্মোমেকানিকাল লোডের অধীনে বৈধ। সময়ের প্রতিটি মুহূর্তে, গঠনমূলক সমীকরণ মডেল করার সময় মার্টেনসাইটের আয়তন ভগ্নাংশের মান গণনা করা হয়।
উত্তাপের পরিস্থিতিতে মার্টেনসাইট থেকে অস্টেনাইটে রূপান্তরের মাধ্যমে প্রকাশ করা নিয়ন্ত্রক পুনর্রূপণ সমীকরণটি নিম্নরূপ:
যেখানে \(\xi\) হল মার্টেনসাইটের আয়তন ভগ্নাংশ, \(\xi _M\) হল উত্তাপের আগে প্রাপ্ত মার্টেনসাইটের আয়তন ভগ্নাংশ, \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\), \( \displaystyle b_A = -a_A/C_A\) এবং \(C_A\) – বক্ররেখার আনুমানিক পরামিতি, T – SMA তারের তাপমাত্রা, \(A_s\) এবং \(A_f\) – যথাক্রমে অস্টেনাইট পর্যায়ের শুরু এবং শেষ তাপমাত্রা।
শীতল অবস্থায় অস্টেনাইটের মার্টেনসাইটে পর্যায় রূপান্তর দ্বারা উপস্থাপিত সরাসরি রূপান্তর নিয়ন্ত্রণ সমীকরণটি হল:
যেখানে \(\xi _A\) হল ঠান্ডা হওয়ার আগে প্রাপ্ত মার্টেনসাইটের আয়তনের ভগ্নাংশ, \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) এবং \( C_M \) – কার্ভ ফিটিং প্যারামিটার, T – SMA তারের তাপমাত্রা, \(M_s\) এবং \(M_f\) – যথাক্রমে প্রাথমিক এবং চূড়ান্ত মার্টেনসাইটের তাপমাত্রা।
সমীকরণ (3) এবং (4) পার্থক্য করার পর, বিপরীত এবং প্রত্যক্ষ রূপান্তর সমীকরণগুলিকে নিম্নলিখিত আকারে সরলীকৃত করা হয়:
সামনের এবং পিছনের রূপান্তরের সময় \(\eta _{\sigma}\) এবং \(\eta _{T}\) ভিন্ন ভিন্ন মান ধারণ করে। \(\eta _{\sigma}\) এবং \(\eta _{T}\) এর সাথে সম্পর্কিত মৌলিক সমীকরণগুলি একটি অতিরিক্ত বিভাগে উদ্ভূত এবং বিস্তারিত আলোচনা করা হয়েছে।
SMA তারের তাপমাত্রা বাড়ানোর জন্য প্রয়োজনীয় তাপশক্তি জুল হিটিং এফেক্ট থেকে আসে। SMA তার দ্বারা শোষিত বা নির্গত তাপশক্তি রূপান্তরের সুপ্ত তাপ দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়। SMA তারে তাপের ক্ষতি জোরপূর্বক পরিচলনের কারণে হয় এবং বিকিরণের নগণ্য প্রভাবের কারণে, তাপশক্তি ভারসাম্য সমীকরণটি নিম্নরূপ:
যেখানে \(m_{wire}\) হল SMA তারের মোট ভর, \(c_{p}\) হল SMA এর নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা, \(V_{in}\) হল তারে প্রয়োগ করা ভোল্টেজ, \(R_{ohm} \ ) – ফেজ-নির্ভর প্রতিরোধ SMA, যা সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে; \(R_{ohm} = (l/A_{cross})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\ ) যেখানে \(r_M\ ) এবং \(r_A\) হল যথাক্রমে মার্টেনসাইট এবং অস্টেনাইটের SMA ফেজ প্রতিরোধ ক্ষমতা, \(A_{c}\) হল SMA তারের পৃষ্ঠতল ক্ষেত্রফল, \(\Delta H \) হল একটি আকৃতির স্মৃতি সংকর ধাতু। তারের সংক্রমণের সুপ্ত তাপ, T এবং \(T_{\infty}\) হল যথাক্রমে SMA তার এবং পরিবেশের তাপমাত্রা।
যখন একটি আকৃতির মেমোরি অ্যালয় তারকে সক্রিয় করা হয়, তখন তারটি সংকুচিত হয়, যার ফলে দ্বি-মোডাল নকশার প্রতিটি শাখায় একটি বল তৈরি হয় যাকে ফাইবার বল বলা হয়। SMA তারের প্রতিটি স্ট্র্যান্ডের তন্তুগুলির বল একসাথে সক্রিয় করার জন্য পেশী বল তৈরি করে, যেমন চিত্র 9e তে দেখানো হয়েছে। একটি বায়াসিং স্প্রিং থাকার কারণে, Nth মাল্টিলেয়ার অ্যাকচুয়েটরের মোট পেশী বল হল:
\(N = 1\) কে সমীকরণ (7) এ প্রতিস্থাপন করলে, প্রথম পর্যায়ের বাইমোডাল ড্রাইভ প্রোটোটাইপের পেশী শক্তি নিম্নরূপে পাওয়া যেতে পারে:
যেখানে n হল ইউনিমোডাল পায়ের সংখ্যা, \(F_m\) হল ড্রাইভ দ্বারা উৎপন্ন পেশী বল, \(F_f\) হল SMA তারের ফাইবার শক্তি, \(K_x\) হল বায়াস স্টিফনেস। স্প্রিং, \(\alpha\) হল ত্রিভুজের কোণ, \(x_0\) হল বায়াস স্প্রিংয়ের প্রাথমিক অফসেট যা SMA কেবলটিকে পূর্ব-টেনশনযুক্ত অবস্থানে ধরে রাখে এবং \(\Delta x\) হল অ্যাকচুয়েটর ট্র্যাভেল।
Nth পর্যায়ের SMA তারের ভোল্টেজ (\(\sigma\)) এবং স্ট্রেন (\(\epsilon\)) এর উপর নির্ভর করে ড্রাইভের মোট স্থানচ্যুতি বা গতিবিধি (\(\Delta x\)), ড্রাইভটি সেট করা হয় (চিত্র দেখুন। আউটপুটের অতিরিক্ত অংশ):
গতিগত সমীকরণগুলি ড্রাইভ বিকৃতি (\(\epsilon\)) এবং স্থানচ্যুতি বা স্থানচ্যুতি (\(\Delta x\)) এর মধ্যে সম্পর্ক প্রদান করে। একটি ইউনিমোডাল শাখায় যেকোনো সময় t-এ প্রাথমিক Arb তারের দৈর্ঘ্য (\(l_0\)) এবং তারের দৈর্ঘ্য (l) এর ফাংশন হিসাবে Arb তারের বিকৃতি নিম্নরূপ:
যেখানে \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) \(\Delta\)ABB ' তে কোসাইন সূত্র প্রয়োগ করে প্রাপ্ত করা হয়, যেমন চিত্র 8 তে দেখানো হয়েছে। প্রথম পর্যায়ের ড্রাইভের জন্য (\(N = 1\)), \(\Delta x_1\) হল \(\Delta x\), এবং \(\alpha _1\) হল \(\alpha \) চিত্র 8 তে দেখানো হয়েছে, সমীকরণ (11) থেকে সময়কে আলাদা করে এবং l এর মান প্রতিস্থাপন করে, স্ট্রেন রেটটি এইভাবে লেখা যেতে পারে:
যেখানে \(l_0\) হল SMA তারের প্রাথমিক দৈর্ঘ্য, l হল একটি ইউনিমোডাল শাখায় যেকোনো সময় t তারের দৈর্ঘ্য, \(\epsilon\) হল SMA তারে বিকশিত বিকৃতি, এবং \(\alpha \) হল ত্রিভুজের কোণ, \(\Delta x\) হল ড্রাইভ অফসেট (চিত্র 8-এ দেখানো হয়েছে)।
এই চিত্রে সমস্ত n একক-শিখর কাঠামো (\(n=6\)) ইনপুট ভোল্টেজ হিসাবে \(V_{in}\) এর সাথে সিরিজে সংযুক্ত। পর্যায় I: শূন্য ভোল্টেজ অবস্থার অধীনে একটি দ্বি-মোডাল কনফিগারেশনে SMA তারের পরিকল্পিত চিত্র পর্যায় II: একটি নিয়ন্ত্রিত কাঠামো দেখানো হয়েছে যেখানে SMA তারটি বিপরীত রূপান্তরের কারণে সংকুচিত হয়, যেমন লাল রেখা দ্বারা দেখানো হয়েছে।
ধারণার প্রমাণ হিসেবে, পরীক্ষামূলক ফলাফলের সাথে অন্তর্নিহিত সমীকরণের সিমুলেটেড ডেরিভেশন পরীক্ষা করার জন্য একটি SMA-ভিত্তিক বাইমোডাল ড্রাইভ তৈরি করা হয়েছিল। বাইমোডাল লিনিয়ার অ্যাকচুয়েটরের CAD মডেল চিত্র 9a-তে দেখানো হয়েছে। অন্যদিকে, চিত্র 9c-তে একটি দ্বি-সমতল SMA-ভিত্তিক অ্যাকচুয়েটর ব্যবহার করে ঘূর্ণনশীল প্রিজম্যাটিক সংযোগের জন্য প্রস্তাবিত একটি নতুন নকশা দেখানো হয়েছে যার একটি দ্বি-সমতল কাঠামো রয়েছে। ড্রাইভ উপাদানগুলি একটি Ultimaker 3 Extended 3D প্রিন্টারে অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছিল। উপাদানগুলির 3D প্রিন্টিংয়ের জন্য ব্যবহৃত উপাদান হল পলিকার্বোনেট যা তাপ প্রতিরোধী উপকরণগুলির জন্য উপযুক্ত কারণ এটি শক্তিশালী, টেকসই এবং উচ্চ কাচের রূপান্তর তাপমাত্রা (110-113 \(^{\circ }\) C)। এছাড়াও, Dynalloy, Inc. Flexinol আকৃতির মেমরি অ্যালয় তার পরীক্ষায় ব্যবহার করা হয়েছিল এবং Flexinol তারের সাথে সম্পর্কিত উপাদান বৈশিষ্ট্যগুলি সিমুলেশনে ব্যবহার করা হয়েছিল। চিত্র 9b, d-তে দেখানো হয়েছে, বহুস্তরীয় অ্যাকচুয়েটর দ্বারা উৎপাদিত উচ্চ বল প্রাপ্ত করার জন্য পেশীগুলির একটি দ্বি-মৌলিক বিন্যাসে উপস্থিত একাধিক SMA তারগুলিকে তন্তু হিসাবে সাজানো হয়েছে।
চিত্র 9a-তে দেখানো হয়েছে, চলমান বাহু SMA তার দ্বারা গঠিত তীক্ষ্ণ কোণকে কোণ (\(\alpha\)) বলা হয়। বাম এবং ডান ক্ল্যাম্পের সাথে টার্মিনাল ক্ল্যাম্প সংযুক্ত করে, SMA তারটি কাঙ্ক্ষিত দ্বি-মোডাল কোণে ধরে রাখা হয়। স্প্রিং সংযোগকারীতে রাখা বায়াস স্প্রিং ডিভাইসটি SMA ফাইবারের সংখ্যা (n) অনুসারে বিভিন্ন বায়াস স্প্রিং এক্সটেনশন গ্রুপগুলিকে সামঞ্জস্য করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। এছাড়াও, চলমান অংশগুলির অবস্থান এমনভাবে ডিজাইন করা হয়েছে যাতে SMA তারটি জোরপূর্বক পরিচলন শীতলকরণের জন্য বাহ্যিক পরিবেশের সংস্পর্শে আসে। বিচ্ছিন্নযোগ্য সমাবেশের উপরের এবং নীচের প্লেটগুলি ওজন কমানোর জন্য ডিজাইন করা এক্সট্রুড কাটআউটগুলির সাহায্যে SMA তারকে ঠান্ডা রাখতে সাহায্য করে। এছাড়াও, CMA তারের উভয় প্রান্ত যথাক্রমে বাম এবং ডান টার্মিনালে একটি ক্রিম্পের মাধ্যমে স্থির করা হয়। উপরের এবং নীচের প্লেটের মধ্যে ক্লিয়ারেন্স বজায় রাখার জন্য চলমান সমাবেশের এক প্রান্তে একটি প্লাঞ্জার সংযুক্ত করা হয়। SMA তারটি সক্রিয় হওয়ার সময় ব্লকিং বল পরিমাপ করার জন্য একটি যোগাযোগের মাধ্যমে সেন্সরে একটি ব্লকিং বল প্রয়োগ করতেও প্লাঞ্জার ব্যবহার করা হয়।
দ্বি-মোডাল পেশী কাঠামো SMA বৈদ্যুতিকভাবে ধারাবাহিকভাবে সংযুক্ত এবং একটি ইনপুট পালস ভোল্টেজ দ্বারা চালিত হয়। ভোল্টেজ পালস চক্রের সময়, যখন ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয় এবং SMA তারটি অস্টেনাইটের প্রাথমিক তাপমাত্রার উপরে উত্তপ্ত করা হয়, তখন প্রতিটি স্ট্র্যান্ডের তারের দৈর্ঘ্য ছোট করা হয়। এই প্রত্যাহার চলমান বাহু সাব-অ্যাসেম্বলিকে সক্রিয় করে। যখন একই চক্রে ভোল্টেজ শূন্য করা হয়, তখন উত্তপ্ত SMA তারটি মার্টেনসাইট পৃষ্ঠের তাপমাত্রার নীচে ঠান্ডা করা হয়, যার ফলে তার আসল অবস্থানে ফিরে আসে। শূন্য চাপের পরিস্থিতিতে, SMA তারটি প্রথমে একটি বায়াস স্প্রিং দ্বারা নিষ্ক্রিয়ভাবে প্রসারিত হয় যাতে বিচ্ছিন্ন মার্টেনসাইটিক অবস্থায় পৌঁছানো যায়। SMA তারটি যে স্ক্রু দিয়ে যায়, তা SMA তারে একটি ভোল্টেজ পালস প্রয়োগ করে সৃষ্ট সংকোচনের কারণে সরে যায় (SPA অস্টেনাইট পর্যায়ে পৌঁছায়), যা চলমান লিভারের অ্যাকচুয়েশনের দিকে পরিচালিত করে। যখন SMA তারটি প্রত্যাহার করা হয়, তখন বায়াস স্প্রিং স্প্রিংকে আরও প্রসারিত করে একটি বিপরীত বল তৈরি করে। যখন ইম্পালস ভোল্টেজের চাপ শূন্য হয়ে যায়, তখন জোরপূর্বক পরিচলন শীতলকরণের কারণে SMA তারটি লম্বা হয় এবং তার আকৃতি পরিবর্তন করে, যা একটি দ্বিগুণ মার্টেনসিটিক পর্যায়ে পৌঁছায়।
প্রস্তাবিত SMA-ভিত্তিক রৈখিক অ্যাকচুয়েটর সিস্টেমটিতে একটি দ্বি-মোডাল কনফিগারেশন রয়েছে যেখানে SMA তারগুলি কোণযুক্ত। (a) প্রোটোটাইপের একটি CAD মডেল চিত্রিত করে, যা প্রোটোটাইপের জন্য কিছু উপাদান এবং তাদের অর্থ উল্লেখ করে, (b, d) উন্নত পরীক্ষামূলক প্রোটোটাইপ প্রতিনিধিত্ব করে35। (b) বৈদ্যুতিক সংযোগ এবং বায়াস স্প্রিং এবং স্ট্রেন গেজ ব্যবহার করে প্রোটোটাইপের একটি শীর্ষ দৃশ্য দেখায়, (d) সেটআপের একটি দৃষ্টিকোণ দৃশ্য দেখায়। (e) যেকোনো সময় t এ দ্বি-মোডালি স্থাপন করা SMA তার সহ একটি রৈখিক অ্যাকচুয়েটর সিস্টেমের চিত্র, যা ফাইবার এবং পেশী শক্তির দিক এবং গতিপথ দেখায়। (c) একটি দুই-সমতল SMA-ভিত্তিক অ্যাকচুয়েটর স্থাপনের জন্য একটি 2-DOF ঘূর্ণনশীল প্রিজম্যাটিক সংযোগ প্রস্তাব করা হয়েছে। যেমন দেখানো হয়েছে, লিঙ্কটি নীচের ড্রাইভ থেকে উপরের বাহুতে রৈখিক গতি প্রেরণ করে, একটি ঘূর্ণন সংযোগ তৈরি করে। অন্যদিকে, প্রিজম জোড়ার গতি বহুস্তরীয় প্রথম পর্যায়ের ড্রাইভের গতির মতোই।
SMA-ভিত্তিক একটি বাইমোডাল ড্রাইভের কর্মক্ষমতা মূল্যায়নের জন্য চিত্র 9b-তে দেখানো প্রোটোটাইপের উপর একটি পরীক্ষামূলক গবেষণা করা হয়েছিল। চিত্র 10a-তে দেখানো হয়েছে, পরীক্ষামূলক সেটআপে SMA তারগুলিতে ইনপুট ভোল্টেজ সরবরাহ করার জন্য একটি প্রোগ্রামেবল DC পাওয়ার সাপ্লাই ছিল। চিত্র 10b-তে দেখানো হয়েছে, একটি Graphtec GL-2000 ডেটা লগার ব্যবহার করে ব্লকিং বল পরিমাপ করার জন্য একটি পাইজোইলেকট্রিক স্ট্রেন গেজ (PACEline CFT/5kN) ব্যবহার করা হয়েছিল। আরও অধ্যয়নের জন্য হোস্ট দ্বারা ডেটা রেকর্ড করা হয়। স্ট্রেন গেজ এবং চার্জ অ্যামপ্লিফায়ারগুলির একটি ভোল্টেজ সংকেত তৈরি করার জন্য একটি ধ্রুবক পাওয়ার সাপ্লাই প্রয়োজন। পাইজোইলেকট্রিক ফোর্স সেন্সরের সংবেদনশীলতা এবং সারণি 2-এ বর্ণিত অন্যান্য পরামিতি অনুসারে সংশ্লিষ্ট সংকেতগুলিকে পাওয়ার আউটপুটে রূপান্তরিত করা হয়। যখন একটি ভোল্টেজ পালস প্রয়োগ করা হয়, তখন SMA তারের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, যার ফলে SMA তার সংকুচিত হয়, যার ফলে অ্যাকচুয়েটর বল উৎপন্ন করে। 7 V এর ইনপুট ভোল্টেজ পালস দ্বারা পেশী শক্তির আউটপুটের পরীক্ষামূলক ফলাফল চিত্র 2a-তে দেখানো হয়েছে।
(ক) অ্যাকচুয়েটর দ্বারা উৎপন্ন বল পরিমাপ করার জন্য পরীক্ষায় একটি SMA-ভিত্তিক রৈখিক অ্যাকচুয়েটর সিস্টেম স্থাপন করা হয়েছিল। লোড সেলটি ব্লকিং বল পরিমাপ করে এবং 24 V DC পাওয়ার সাপ্লাই দ্বারা চালিত হয়। GW Instek প্রোগ্রামেবল DC পাওয়ার সাপ্লাই ব্যবহার করে তারের পুরো দৈর্ঘ্য বরাবর একটি 7 V ভোল্টেজ ড্রপ প্রয়োগ করা হয়েছিল। তাপের কারণে SMA তারটি সঙ্কুচিত হয় এবং চলমান বাহু লোড সেলের সাথে যোগাযোগ করে একটি ব্লকিং বল প্রয়োগ করে। লোড সেলটি GL-2000 ডেটা লগারের সাথে সংযুক্ত থাকে এবং আরও প্রক্রিয়াকরণের জন্য ডেটা হোস্টে সংরক্ষণ করা হয়। (খ) পেশী শক্তি পরিমাপের জন্য পরীক্ষামূলক সেটআপের উপাদানগুলির শৃঙ্খল দেখানো চিত্র।
আকৃতির স্মৃতি সংকর ধাতু তাপ শক্তি দ্বারা উত্তেজিত হয়, তাই আকৃতির স্মৃতির ঘটনা অধ্যয়নের জন্য তাপমাত্রা একটি গুরুত্বপূর্ণ পরামিতি হয়ে ওঠে। পরীক্ষামূলকভাবে, চিত্র 11a-তে দেখানো হয়েছে, একটি প্রোটোটাইপ SMA-ভিত্তিক ডিভালেরেট অ্যাকচুয়েটরে তাপীয় ইমেজিং এবং তাপমাত্রা পরিমাপ করা হয়েছিল। একটি প্রোগ্রামেবল DC উৎস পরীক্ষামূলক সেটআপে SMA তারগুলিতে ইনপুট ভোল্টেজ প্রয়োগ করেছিল, যেমন চিত্র 11b-তে দেখানো হয়েছে। SMA তারের তাপমাত্রা পরিবর্তন রিয়েল টাইমে একটি উচ্চ রেজোলিউশন LWIR ক্যামেরা (FLIR A655sc) ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়েছিল। হোস্টটি পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণের জন্য ডেটা রেকর্ড করতে ResearchIR সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে। যখন একটি ভোল্টেজ পালস প্রয়োগ করা হয়, তখন SMA তারের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, যার ফলে SMA তার সঙ্কুচিত হয়। চিত্র 2b-তে 7V ইনপুট ভোল্টেজ পালসের জন্য SMA তারের তাপমাত্রা বনাম সময়ের পরীক্ষামূলক ফলাফল দেখানো হয়েছে।
পোস্টের সময়: সেপ্টেম্বর-২৮-২০২২
