Dankon pro vizito de Nature.com.La retumila versio, kiun vi uzas, havas limigitan CSS-subtenon.Por la plej bona sperto, ni rekomendas, ke vi uzu ĝisdatigitan retumilon (aŭ malŝaltu Kongruo-Reĝimon en Internet Explorer).Intertempe, por certigi daŭran subtenon, ni redonos la retejon sen stiloj kaj JavaScript.
Aktuiloj estas uzataj ĉie kaj kreas kontrolitan moviĝon aplikante la ĝustan ekscitforton aŭ tordmomanton por plenumi diversajn operaciojn en fabrikado kaj industria aŭtomatigo.La bezono de pli rapidaj, pli malgrandaj kaj pli efikaj stiradoj kondukas novigon en stirado-dezajno.Shape Memory Alloy (SMA) veturadoj ofertas kelkajn avantaĝojn super konvenciaj diskoj, inkluzive de alta potenco-peza rilatumo.En ĉi tiu disertaĵo, du-pluma SMA-bazita aktuario estis evoluigita, kiu kombinas la avantaĝojn de la plumaj muskoloj de biologiaj sistemoj kaj la unikajn ecojn de SMAoj.Ĉi tiu studo esploras kaj etendas antaŭajn SMA-aktuariojn evoluigante matematikan modelon de la nova aktuario bazita sur la bimodala SMA-drataro kaj testante ĝin eksperimente.Kompare al konataj diskoj bazitaj sur SMA, la aktuliga forto de la nova disko estas almenaŭ 5 fojojn pli alta (ĝis 150 N).La responda malplipeziĝo estas ĉirkaŭ 67%.La rezultoj de sentemecanalizo de matematikaj modeloj estas utilaj por agordi dezajnoparametrojn kaj kompreni ŝlosilajn parametrojn.Ĉi tiu studo plu prezentas plurnivelan N-an etapan veturadon, kiu povas esti uzata por plue plibonigi dinamikon.SMA-bazitaj dipvalerate muskolaj aktuarioj havas larĝan gamon de aplikoj, de konstruaŭtomatigo ĝis precizecaj drogliversistemoj.
Biologiaj sistemoj, kiel ekzemple la muskolaj strukturoj de mamuloj, povas aktivigi multajn subtilajn aktuariojn1.Mamuloj havas malsamajn muskolstrukturojn, ĉiu servante specifan celon.Tamen, multe de la strukturo de mamula muskola histo povas esti dividita en du larĝajn kategoriojn.Paralela kaj pennata.En la hamstrings kaj aliaj fleksiloj, kiel la nomo sugestas, la paralela muskolaro havas muskolajn fibrojn paralelajn al la centra tendeno.La ĉeno de muskolaj fibroj estas vicigita kaj funkcie ligita per la konektiva histo ĉirkaŭ ili.Kvankam ĉi tiuj muskoloj laŭdire havas grandan ekskurson (procenta mallongigo), ilia ĝenerala muskola forto estas tre limigita.En kontrasto, en la triceps bovidomuskolo2 (flanka gastroknemio (GL)3, mediala gastroknemio (GM)4 kaj soleus (SOL)) kaj etensor femoris (kvadriceps)5,6 pennata muskola histo troviĝas en ĉiu muskolo7.En pina strukturo, la muskolfibroj en la dupenna muskolaro ĉeestas ambaŭflanke de la centra tendeno laŭ oblikvaj anguloj (pinnataj anguloj).Pennato venas de la latina vorto "penna", kiu signifas "plumo", kaj, kiel montrite en fig.1 havas plumsimilan aspekton.La fibroj de la pennitaj muskoloj estas pli mallongaj kaj angulaj al la longituda akso de la muskolo.Pro la pinna strukturo, la ĝenerala movebleco de ĉi tiuj muskoloj estas reduktita, kio kondukas al la transversaj kaj longitudaj komponantoj de la mallongiga procezo.Aliflanke, aktivigo de ĉi tiuj muskoloj kondukas al pli alta totala muskola forto pro la maniero kiel fiziologia sekca areo estas mezurita.Tial, por donita sekca areo, pennitaj muskoloj estos pli fortaj kaj generos pli altajn fortojn ol muskoloj kun paralelaj fibroj.Fortoj generitaj per individuaj fibroj generas muskolfortojn sur makroskopa nivelo en tiu muskola histo.Krome, ĝi havas tiajn unikajn ecojn kiel rapida kuntiriĝo, protekto kontraŭ streĉa damaĝo, kuseno.Ĝi transformas la rilaton inter fibro-enigo kaj muskola potenco-produktado per ekspluatado de la unikaj trajtoj kaj geometria komplekseco de la fibra aranĝo asociita kun muskollinioj de ago.
Montritaj estas skemaj diagramoj de ekzistantaj SMA-bazitaj aktuariodezajnoj rilate al bimodala muskola arkitekturo, ekzemple (a), reprezentante la interagadon de palpa forto en kiu manforma aparato funkciigita per SMA-dratoj estas muntita sur durada aŭtonoma movebla roboto9,10., (b) Robota enorbita protezo kun antagonisme metita SMA risorta enorbita protezo.La pozicio de la prosteza okulo estas kontrolita per signalo de la okulmuskolo de la okulo11, (c) SMA-aktuarioj estas idealaj por subakvaj aplikoj pro sia altfrekvenca respondo kaj malalta bendolarĝo.En ĉi tiu agordo, SMA-aktuarioj estas uzataj por krei ondo-moviĝon simulante la movadon de fiŝoj, (d) SMA-aktuarioj estas uzataj por krei mikropipan inspektadan roboton, kiu povas uzi la colo-verma movoprincipo, kontrolita per la movado de SMA-dratoj ene de la kanalo 10, (e) montras la direkton de kuntiriĝaj muskolaj fibroj kaj generas kuntiriĝan forton en gastroknemio montris histon en formo de muskolo SMA en formo de ŝtofo en la muskolo SMA. muskola strukturo.
Aktuarioj fariĝis grava parto de mekanikaj sistemoj pro sia larĝa gamo de aplikoj.Tial, la bezono de pli malgrandaj, pli rapidaj kaj pli efikaj diskoj iĝas kritika.Malgraŭ iliaj avantaĝoj, tradiciaj diskoj pruvis esti multekostaj kaj tempopostulaj por konservi.Hidraŭlikaj kaj pneŭmatikaj aktuarioj estas kompleksaj kaj multekostaj kaj estas submetataj al eluziĝo, lubrikadproblemoj kaj komponentfiasko.En respondo al postulo, la fokuso estas sur evoluigado de kostefikaj, dimensi-optimumigitaj kaj altnivelaj aktuarioj bazitaj sur inteligentaj materialoj.Daŭranta esplorado rigardas formajn memorajn alojojn (SMA) tavoligitajn aktuariojn por renkonti ĉi tiun bezonon.Hierarkiaj aktuarioj estas unikaj en tio ke ili kombinas multajn diskretajn aktuariojn en geometrie kompleksajn makroskalsubsistemojn por disponigi pliigitan kaj vastigitan funkciecon.Ĉi-rilate, la homa muskola histo priskribita supre provizas bonegan plurtavolan ekzemplon de tia plurtavola agado.La nuna studo priskribas plurnivelan SMA-veturadon kun pluraj individuaj veturelementoj (SMA-dratoj) vicigitaj al la fibro-orientiĝoj ĉeestantaj en bimodaj muskoloj, kiu plibonigas la ĝeneralan veturadon.
La ĉefcelo de aktuario estas generi mekanikan efekton kiel ekzemple forto kaj delokiĝo konvertante elektran energion.Formmemoraj alojoj estas klaso de "inteligentaj" materialoj, kiuj povas restarigi sian formon ĉe altaj temperaturoj.Sub altaj ŝarĝoj, pliiĝo en la temperaturo de la SMA-drato kondukas al forma reakiro, rezultigante pli altan aktuman energian densecon kompare al diversaj rekte kunligitaj inteligentaj materialoj.Samtempe, sub mekanikaj ŝarĝoj, SMAoj fariĝas fragilaj.Sub certaj kondiĉoj, cikla ŝarĝo povas absorbi kaj liberigi mekanikan energion, elmontrante reigeblajn histerezajn formŝanĝojn.Ĉi tiuj unikaj propraĵoj igas SMA ideala por sensiloj, vibrado-malsukcesigo kaj precipe aktuarioj12.Konsiderante ĉi tion, estis multe da esplorado pri SMA-bazitaj diskoj.Oni devas rimarki, ke SMA-bazitaj aktuarioj estas dizajnitaj por disponigi translacian kaj rotacian moviĝon por diversaj aplikoj13,14,15.Kvankam kelkaj rotaciaj aktuarioj estis evoluigitaj, esploristoj estas precipe interesitaj pri liniaj aktuarioj.Ĉi tiuj linearaj aktuarioj povas esti dividitaj en tri specojn de aktuarioj: unudimensiaj, movo kaj diferencigaj aktuarioj 16 .Komence, hibridaj veturadoj estis kreitaj en kombinaĵo kun SMA kaj aliaj konvenciaj veturadoj.Unu tia ekzemplo de SMA-bazita hibrida lineara aktuario estas la uzo de SMA-drato kun DC-motoro por disponigi produktaĵforton de proksimume 100 N kaj signifan delokiĝon17.
Unu el la unuaj evoluoj en veturadoj bazitaj tute sur SMA estis la SMA paralela stirado.Uzante multoblajn SMA-dratojn, la SMA-bazita paralela stirado estas dizajnita por pliigi la potencan kapablon de la stirado metante ĉiujn SMA18-dratojn en paralelo.Paralela konekto de aktuarioj ne nur postulas pli da potenco, sed ankaŭ limigas la eligan potencon de ununura drato.Alia malavantaĝo de SMA bazitaj aktuarioj estas la limigita vojaĝado kiun ili povas atingi.Por solvi ĉi tiun problemon, SMA-kablotrabo estis kreita enhavanta deklinitan flekseblan trabon por pliigi delokiĝon kaj atingi linearan moviĝon, sed ne generis pli altajn fortojn19.Molaj deformeblaj strukturoj kaj ŝtofoj por robotoj bazitaj sur formomemoraj alojoj estis evoluigitaj ĉefe por efikplifortigo20,21,22.Por aplikoj kie altaj rapidecoj estas postulataj, kompaktaj veturitaj pumpiloj estis raportitaj uzante maldikfilmajn SMAojn por mikropumpilaj aplikoj23.La veturofteco de la maldika filmo SMA-membrano estas ŝlosila faktoro en kontrolado de la rapideco de la ŝoforo.Tial, SMA-liniaj motoroj havas pli bonan dinamikan respondon ol SMA-risortoj aŭ bastonmotoroj.Mola robotiko kaj kroĉa teknologio estas du aliaj aplikoj, kiuj uzas SMA-bazitajn aktuariojn.Ekzemple, por anstataŭigi la norman aktuarion uzitan en la 25 N-spaca krampo, formmemora alojo paralela aktuario 24 estis evoluigita.En alia kazo, SMA-mola aktuario estis fabrikita surbaze de drato kun enigita matrico kapabla je produktado de maksimuma tira forto de 30 N. Pro siaj mekanikaj trajtoj, SMAoj ankaŭ kutimas produkti aktuariojn kiuj imitas biologiajn fenomenojn.Unu tia evoluo inkluzivas 12-ĉelan roboton, kiu estas biomimetiko de terverm-simila organismo kun SMA por generi sinusoidan movon al fajro26,27.
Kiel menciite pli frue, ekzistas limo al la maksimuma forto kiu povas esti akirita de ekzistantaj SMA-bazitaj aktuarioj.Por trakti ĉi tiun aferon, ĉi tiu studo prezentas biomimetikan bimodan muskolstrukturon.Stirita per forma memora aloja drato.Ĝi disponigas klasifiksistemon kiu inkludas plurajn formomemorajn alojdratojn.Ĝis nun, neniuj SMA-bazitaj aktuarioj kun simila arkitekturo estis raportitaj en la literaturo.Ĉi tiu unika kaj nova sistemo bazita sur SMA estis evoluigita por studi la konduton de SMA dum bimodala muskola paraleligo.Kompare kun ekzistantaj SMA-bazitaj aktuarioj, la celo de ĉi tiu studo estis krei biomimetikan dipvaleratan aktuarion por generi signife pli altajn fortojn en malgranda volumeno.Kompare al konvenciaj paŝomotoraj veturadoj uzataj en HVAC-konstruaĵaŭtomatigo kaj kontrolsistemoj, la proponita SMA-bazita bimodala veturaddezajno reduktas la pezon de la veturmekanismo je 67%.En la sekvanta, la terminoj "muskolo" kaj "veturado" estas uzataj interŝanĝeble.Ĉi tiu studo esploras la multifizikan simuladon de tia veturado.La mekanika konduto de tiaj sistemoj estis studita per eksperimentaj kaj analizaj metodoj.Forto- kaj temperaturdistribuoj estis plue esploritaj ĉe eniga tensio de 7 V. Poste, parametrika analizo estis farita por pli bone kompreni la rilaton inter ŝlosilaj parametroj kaj la produktadforto.Finfine, hierarkiaj aktuarioj estis antaŭviditaj kaj hierarkiaj nivelefikoj estis proponitaj kiel ebla estonta areo por ne-magnetaj aktuarioj por prostetaj aplikoj.Laŭ la rezultoj de la menciitaj studoj, la uzo de unuetapa arkitekturo produktas fortojn almenaŭ kvar ĝis kvin fojojn pli altajn ol raportitaj SMA-bazitaj aktuarioj.Krome, la sama mova forto generita per plurnivela plurnivela stirado pruviĝis pli ol dek fojojn tiu de konvenciaj SMA-bazitaj veturadoj.La studo tiam raportas ŝlosilajn parametrojn uzante senteman analizon inter malsamaj dezajnoj kaj eniga variabloj.La komenca longo de la SMA-drato (\(l_0\)), la pina angulo (\(\alpha\)) kaj la nombro da ununuraj fadenoj (n) en ĉiu individua fadeno havas fortan negativan efikon al la grandeco de la mova forto.forto, dum la eniga tensio (energio) montriĝis pozitive korelaciita.
SMA-drato elmontras la forman memorefikon (SME) viditan en la nikel-titanio (Ni-Ti) familio de alojoj.Tipe, SMAoj elmontras du temperaturdependajn fazojn: malalta temperaturfazo kaj alttemperaturfazo.Ambaŭ fazoj havas unikajn ecojn pro la ĉeesto de malsamaj kristalaj strukturoj.En la aŭstenita fazo (alta temperaturfazo) ekzistanta super la transformtemperaturo, la materialo elmontras altan forton kaj estas malbone misformita sub ŝarĝo.La alojo kondutas kiel neoksidebla ŝtalo, do ĝi kapablas elteni pli altajn premojn de agado.Utiligante ĉi tiun posedaĵon de Ni-Ti-alojoj, la SMA-dratoj estas oblikvaj por formi aktuarion.Taŭgaj analizaj modeloj estas evoluigitaj por kompreni la fundamentan mekanikon de la termika konduto de SMA sub la influo de diversaj parametroj kaj diversaj geometrioj.Bona interkonsento estis akirita inter la eksperimentaj kaj analizaj rezultoj.
Eksperimenta studo estis farita sur la prototipo montrita en Fig. 9a por taksi la agadon de bimodala stirado bazita sur SMA.Du el tiuj trajtoj, la forto generita per la veturado (muskola forto) kaj la temperaturo de la SMA-drato (SMA-temperaturo), estis mezuritaj eksperimente.Ĉar la tensiodiferenco pliiĝas laŭ la tuta longo de la drato en la veturado, la temperaturo de la drato pliiĝas pro la Joule-hejta efiko.La eniga tensio estis aplikita en du 10-s-cikloj (montritaj kiel ruĝaj punktoj en Fig. 2a, b) kun 15-s malvarmiga periodo inter ĉiu ciklo.La blokadforto estis mezurita per piezoelektra streĉa mezurilo, kaj la temperaturdistribuo de la SMA-drato estis monitorita en reala tempo uzante scienc-gradan alt-rezolucian LWIR-fotilon (vidu la karakterizaĵojn de la ekipaĵo uzata en Tabelo 2).montras, ke dum la alttensia fazo, la temperaturo de la drato pliiĝas monotone, sed kiam neniu kurento fluas, la temperaturo de la drato daŭre falas.En la nuna eksperimenta aranĝo, la temperaturo de la SMA-drato falis dum la malvarmiga fazo, sed ĝi ankoraŭ estis super la ĉirkaŭa temperaturo.Sur fig.2e montras momentfoton de la temperaturo sur la SMA-drato prenita de la LWIR-fotilo.Aliflanke, en fig.2a montras la blokan forton generitan de la vetursistemo.Kiam la muskola forto superas la restaran forton de la risorto, la movebla brako, kiel montrite en Figuro 9a, komencas moviĝi.Tuj kiam ekfunkciigo komenciĝas, la movebla brako venas en kontakton kun la sensilo, kreante korpoforton, kiel montrite en fig.2c, d.Kiam la maksimuma temperaturo estas proksima al \(84\,^{\circ}\hbox {C}\), la maksimuma observita forto estas 105 N.
La grafikaĵo montras la eksperimentajn rezultojn de la temperaturo de la SMA-drato kaj la forto generita de la SMA-bazita bimodala aktuario dum du cikloj.La eniga tensio estas aplikata en du 10-sekundaj cikloj (montritaj kiel ruĝaj punktoj) kun 15-sekunda malvarmeta periodo inter ĉiu ciklo.La SMA-drato uzita por la eksperimentoj estis 0.51 mm-diametra Flexinol-drato de Dynalloy, Inc. (a) La grafeo montras la eksperimentan forton akiritan dum du cikloj, (c, d) montras du sendependajn ekzemplojn de la ago de movaj brakaj aktuarioj sur PACEline CFT/5kN piezoelektra fortotransduktilo, (b) la temperaturo de la maksimuma temperaturo dum la tutaj cikloj montras du SMA. napshot prenita de la SMA-drato per la FLIR ResearchIR-softvaro LWIR-fotilo.La geometriaj parametroj konsiderataj en la eksperimentoj estas donitaj en Tabelo.unu.
La simulaj rezultoj de la matematika modelo kaj la eksperimentaj rezultoj estas komparitaj sub la kondiĉo de eniga tensio de 7V, kiel montrite en Fig.5.Laŭ la rezultoj de parametrika analizo kaj por eviti la eblecon de trovarmiĝo de la SMA-drato, potenco de 11,2 W estis liverita al la aktuario.Programebla Dc elektroprovizo kutimis provizi 7V kiel la enirtensio, kaj fluo de 1.6A estis mezurita trans la drato.La forto generita per la veturado kaj la temperaturo de la SDR pliiĝas kiam fluo estas aplikata.Kun eniga tensio de 7V, la maksimuma produktadforto akirita de la simulaj rezultoj kaj eksperimentaj rezultoj de la unua ciklo estas 78 N kaj 96 N, respektive.En la dua ciklo, la maksimuma produktadforto de la simulado kaj eksperimentaj rezultoj estis 150 N kaj 105 N, respektive.La diferenco inter okludfortmezuradoj kaj eksperimentaj datenoj povas ŝuldiĝi al la metodo uzita por mezuri okludforton.La eksperimentaj rezultoj montritaj en fig.5a respondas al la mezurado de la ŝlosa forto, kiu siavice estis mezurita kiam la veturadŝakto estis en kontakto kun la piezoelektra fortotransduktilo PACEline CFT/5kN, kiel montrite en fig.2s.Tial, kiam la veturadŝakto ne estas en kontakto kun la fortosensilo komence de la malvarmiga zono, la forto tuj fariĝas nulo, kiel montrite en Fig. 2d.Krome, aliaj parametroj, kiuj influas la formadon de forto en postaj cikloj, estas la valoroj de la malvarmiga tempo kaj la koeficiento de konvekta varmotransigo en la antaŭa ciklo.El fig.2b, oni povas vidi, ke post 15 sekunda malvarmiga periodo, la SMA-drato ne atingis ĉambran temperaturon kaj tial havis pli altan komencan temperaturon (\(40\,^{\circ }\hbox {C}\)) en la dua veturciklo kompare kun la unua ciklo (\(25\, ^{\circ}\hbox {C}\)).Tiel, kompare kun la unua ciklo, la temperaturo de la SMA-drato dum la dua hejtadciklo atingas la komencan aŭstenitan temperaturon (\(A_s\)) pli frue kaj restas en la transira periodo pli longe, rezultigante streson kaj forton.Aliflanke, temperaturdistribuoj dum hejtado kaj malvarmigocikloj akiritaj de eksperimentoj kaj simulaĵoj havas altan kvalitan similecon al ekzemploj de termografia analizo.Kompara analizo de SMA-drataj termikaj datenoj de eksperimentoj kaj simulaĵoj montris konsistencon dum hejtado kaj malvarmigo-cikloj kaj ene de akcepteblaj toleremoj por eksperimentaj datumoj.La maksimumtemperaturo de la SMA-drato, akirita de la rezultoj de simulado kaj eksperimentoj de la unua ciklo, estas \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) kaj \(75\,^{\circ }\hbox { C }\, respektive ), kaj en la dua ciklo la maksimuma temperaturo de la SMA-drato estas \(94\,^{\circ }\hbox {C}\) kaj \(94\,\h,\circ }\hbox {C}\), skatolo {C}\).La principe evoluinta modelo konfirmas la efikon de la forma memorefekto.La rolo de laceco kaj varmiĝo ne estis konsiderita en ĉi tiu revizio.En la estonteco, la modelo estos plibonigita por inkludi la streĉan historion de la SMA-drato, igante ĝin pli taŭga por inĝenieraj aplikoj.La veturilprodukta forto kaj SMA-temperaturaj intrigoj akiritaj de la Simulink-bloko estas ene de la permeseblaj toleremoj de la eksperimentaj datumoj sub la kondiĉo de eniga tensiopulso de 7 V. Ĉi tio konfirmas la ĝustecon kaj fidindecon de la evoluinta matematika modelo.
La matematika modelo estis evoluigita en la MathWorks Simulink R2020b-medio uzante la bazajn ekvaciojn priskribitajn en la sekcio Metodoj.Sur fig.3b montras blokdiagramon de la matematika modelo Simulink.La modelo estis simulita por 7V eniga tensiopulso kiel montrite en Fig. 2a, b.La valoroj de la parametroj uzataj en la simulado estas listigitaj en la Tabelo 1. La rezultoj de la simulado de pasemaj procezoj estas prezentitaj en la Figuroj 1 kaj 1. Figuroj 3a kaj 4. En la fig.4a,b montras la induktitan tension en la SMA-drato kaj la forton generitan de la aktuario kiel funkcio de tempo. Dum inversa transformo (hejtado), kiam la SMA-drattemperaturo, \(T < A_s^{\prime}\) (streĉmodifita aŭstenita faza starttemperaturo), la indico de ŝanĝo de martensita volumenfrakcio (\(\dot{\xi }\)) estos nul. Dum inversa transformo (hejtado), kiam la SMA-drattemperaturo, \(T < A_s^{\prime}\) (streĉmodifita aŭstenita faza starttemperaturo), la indico de ŝanĝo de martensita volumenfrakcio (\(\dot{\ xi }\)) estos nul. Во время обратного превращения (нагрева), когда температура проволоки SMA, \(T < A_s^{\prime}\) (температура проволоки SMA, \(T < A_s^{\prime}\) (тетустнал на фазы, модифицированная напряжением), скорость изменения объемной доли мартенсита (\(\жением) фазы, скорость изменения объемной доли мартенсита (\(\жением) фазы) Dum la inversa transformo (varmigo), kiam la temperaturo de la SMA-drato, \(T < A_s^{\prime}\) (streĉite modifita aŭstenita komencotemperaturo), la indico de ŝanĝo de la martensita volumenfrakcio (\(\dot{\ xi }\ )) estos nul.在反向转变（加热）过程中，当SMA 线温度\(T < A_s^{\prime}\)（应力修正奥氏体秩奥氏体秩氏体秩度温度\(T < A_s^{\prime}\)氏体体积分数的变化率（\(\dot{\ xi }\)) 将为零。在 反向 转变 （加热） 中 ， 当 当 当 线 温度 \ (t
(a) Simuladrezulto montranta temperaturdistribuon kaj streĉ-induktitan krucvojon temperaturon en SMA-bazita divalerata aktuario.Kiam la drattemperaturo transiras la aŭstenitan transirtemperaturon en la hejtapo, la modifita aŭstenita transirtemperaturo komencas pliiĝi, kaj simile, kiam la dratotemperaturo transiras la martensitan transirtemperaturon en la malvarmiĝa stadio, la martensita transira temperaturo malpliiĝas.SMA por analiza modeligado de la funkciadprocezo.(Por detala vido de ĉiu subsistemo de Simulink-modelo, vidu la apendican sekcion de la suplementa dosiero.)
La rezultoj de la analizo por malsamaj parametrodistribuoj estas montritaj por du cikloj de la 7V eniga tensio (10 sekundaj varmigaj cikloj kaj 15 sekundaj malvarmigaj cikloj).Dum (ac) kaj (e) prezentas la distribuon laŭlonge de la tempo, aliflanke, (d) kaj (f) ilustras la distribuon kun temperaturo.Por la respektivaj enirkondiĉoj, la maksimuma observita streso estas 106 MPa (malpli ol 345 MPa, drata elĉerpforto), la forto estas 150 N, la maksimuma delokiĝo estas 270 µm, kaj la minimuma martensita volumenofrakcio estas 0.91.Aliflanke, la ŝanĝo en streso kaj la ŝanĝo en la volumenofrakcio de martensito kun temperaturo estas similaj al histerezkarakterizaĵoj.
La sama klarigo validas por la rekta transformo (malvarmigo) de la aŭstenitfazo ĝis la martensitfazo, kie la SMA drattemperaturo (T) kaj la fintemperaturo de la stres-modifita martensitfazo (\(M_f^{\prime}\)) estas bonegaj.Sur fig.4d,f montras la ŝanĝon en la induktita streso (\(\sigma\)) kaj la volumenofrakcio de martensito (\(\xi\)) en la SMA-drato kiel funkcio de la ŝanĝo en temperaturo de la SMA-drato (T), por ambaŭ veturadcikloj.Sur fig.Figuro 3a montras la ŝanĝon en la temperaturo de la SMA-drato kun tempo depende de la eniga tensiopulso.Kiel povas esti vidita de la figuro, la temperaturo de la drato daŭre pliiĝas disponigante varmofonton ĉe nula tensio kaj postan konvektan malvarmigon.Dum hejtado, la retransformado de martensito al la aŭstenitfazo komenciĝas kiam la SMA-drattemperaturo (T) krucas la streĉ-korektitan aŭstenitan nuklean temperaturon (\(A_s^{\prime}\)).Dum ĉi tiu fazo, la SMA-drato estas kunpremita kaj la aktuario generas forton.Ankaŭ dum malvarmigo, kiam la temperaturo de la SMA-drato (T) transiras la nukleadtemperaturon de la stres-modifita martensitfazo (\(M_s^{\prime}\)) ekzistas pozitiva transiro de la aŭstenitfazo ĝis la martensitfazo.la mova forto malpliiĝas.
La ĉefaj kvalitaj aspektoj de la bimodala veturado bazita sur SMA povas esti akiritaj de la simuladrezultoj.En la kazo de tensia pulsenigo, la temperaturo de la SMA-drato pliiĝas pro la Joule-hejta efiko.La komenca valoro de la martensita volumenofrakcio (\(\xi\)) estas metita al 1, ĉar la materialo estas komence en plene martensita fazo.Ĉar la drato daŭre varmiĝas, la temperaturo de la SMA-drato superas la streĉ-korektitan aŭstenitan nuklean temperaturon \(A_s^{\prime}\), rezultigante malkreskon en la martensita volumenofrakcio, kiel montrite en Figuro 4c.Krome, en fig.4e montras la distribuadon de batoj de la aktuario en tempo, kaj en fig.5 – mova forto kiel funkcio de la tempo.Rilata sistemo de ekvacioj inkludas temperaturon, martensitan volumenofrakcion, kaj streson kiu formiĝas en la drato, rezultigante ŝrumpadon de la SMA-drato kaj la forton generitan per la aktuario.Kiel montrite en fig.4d,f, tensiovario kun temperaturo kaj martensita volumenfrakciovario kun temperaturo egalrilatas al la histerezkarakterizaĵoj de la SMA en la ŝajniga kazo ĉe 7 V.
Komparo de veturparametroj estis akirita per eksperimentoj kaj analizaj kalkuloj.La dratoj estis submetitaj al pulsita eniga tensio de 7 V dum 10 sekundoj, tiam malvarmetigitaj dum 15 sekundoj (malvarmigofazo) dum du cikloj.La pina angulo estas metita al \(40^{\circ}\) kaj la komenca longo de la SMA-drato en ĉiu ununura pingla kruro estas metita al 83mm.(a) Mezurante la movan forton per ŝarĝĉelo (b) Monitorante drattemperaturon per termika infraruĝa fotilo.
Por kompreni la influon de fizikaj parametroj sur la forto produktita de la stirado, oni faris analizon de la sentemo de la matematika modelo al la elektitaj fizikaj parametroj, kaj la parametroj estis vicigitaj laŭ ilia influo.Unue, la specimenigo de modelaj parametroj estis farita uzante eksperimentajn dezajnoprincipojn kiuj sekvis unuforman distribuon (vidu Suplementan Sekcion pri Senteca Analizo).En ĉi tiu kazo, la modelaj parametroj inkluzivas enirtension (\(V_{in}\)), komencan SMA-dratlongon (\(l_0\)), triangulan (\(\alpha\)), biasprintempan konstantan (\( K_x\)), la konvektan varmotransigokoeficienton (\(h_T\)) kaj la nombron da unumodaj branĉoj (n).En la sekva paŝo, pinta muskola forto estis elektita kiel studdezajna postulo kaj la parametrikaj efikoj de ĉiu aro de variabloj sur forto estis akiritaj.La tornadaj intrigoj por la sentemanalizo estis derivitaj de la korelaciaj koeficientoj por ĉiu parametro, kiel montrite en Fig. 6a.
(a) La korelaciaj koeficientaj valoroj de la modelaj parametroj kaj ilia efiko al la maksimuma eliga forto de 2500 unikaj grupoj de ĉi-supraj modelaj parametroj estas montritaj en la tornada intrigo.La grafikaĵo montras la rangokorelacion de pluraj indikiloj.Estas klare ke \(V_{in}\) estas la nura parametro kun pozitiva korelacio, kaj \(l_0\) estas la parametro kun la plej alta negativa korelacio.La efiko de diversaj parametroj en diversaj kombinaĵoj sur pinta muskola forto estas montrita en (b, c).\(K_x\) intervalas de 400 ĝis 800 N/m kaj n intervalas de 4 ĝis 24. Tensio (\(V_{in}\)) ŝanĝiĝis de 4V al 10V, dratlongo (\(l_{0} \)) ŝanĝiĝis de 40 ĝis 100 mm, kaj la vosta angulo (\ (\ _{in}\) variis de \(\ }}, \(\ )) variis de \ _{1} } \ } } } } } .
Sur fig.6a montras tornadintrigon de diversaj korelaciaj koeficientoj por ĉiu parametro kun pintaj veturfortdezajnpostuloj.El fig.6a videblas, ke la tensioparametro (\(V_{in}\)) rekte rilatas al la maksimuma produktadforto, kaj la konvekta varmotransiga koeficiento (\(h_T\)), flama angulo (\ ( \alpha\)) , movo-risorta konstanto ( \(K_x\)) estas negative korelaciita kun la produktadforto kaj la komenca longo de SMA\re_branĉo kaj la komenca longo de (\re_mod_) i_branĉo de la SMA\re_mode. (n) montras fortan inversan korelacion En la kazo de rekta korelacio En la kazo de pli alta valoro de la tensia korelacia koeficiento (\(V_ {in}\)) indikas, ke ĉi tiu parametro havas la plej grandan efikon sur la potenco eligo.Alia simila analizo mezuras la pintforton taksante la efikon de malsamaj parametroj en malsamaj kombinaĵoj de la du komputilaj spacoj, kiel montrite en Fig. 6b, c.\(V_{in}\) kaj \(l_0\), \(\alpha\) kaj \(l_0\) havas similajn ŝablonojn, kaj la grafikaĵo montras ke \(V_{in}\) kaj \(\alpha\ ) kaj \(\alpha\) havas similajn ŝablonojn.Pli malgrandaj valoroj de \(l_0\) rezultigas pli altajn pintfortojn.La aliaj du intrigoj estas kongruaj kun Figuro 6a, kie n kaj \(K_x\) estas negative korelaciitaj kaj \(V_{in}\) estas pozitive korelaciitaj.Ĉi tiu analizo helpas difini kaj ĝustigi la influajn parametrojn, per kiuj la eliga forto, bato kaj efikeco de la vetursistemo povas esti adaptitaj al la postuloj kaj apliko.
Nuna esplorlaboro enkondukas kaj esploras hierarkiajn veturadojn kun N-niveloj.En du-nivela hierarkio, kiel montrite en Fig. 7a, kie anstataŭ ĉiu SMA-drato de la unuanivela aktuario, bimodala aranĝo estas atingita, kiel montrite en fig.9e.Sur fig.7c montras kiel la SMA-drato estas bobenita ĉirkaŭ movebla brako (helpa brako), kiu nur moviĝas laŭ la longituda direkto.Tamen, la primara movebla brako daŭre moviĝas en la sama maniero kiel la movebla brako de la unua faza plurfaza aktuario.Tipe, N-ŝtupa veturado estas kreita anstataŭigante la \(N-1\) ŝtupan SMA-draton kun unua-faza veturado.Kiel rezulto, ĉiu branĉo imitas la unuan fazan veturadon, kun la escepto de la branĉo kiu tenas la draton mem.Tiamaniere, nestitaj strukturoj povas esti formitaj kiuj kreas fortojn kiuj estas plurajn fojojn pli grandaj ol la fortoj de la primaraj veturadoj.En ĉi tiu studo, por ĉiu nivelo, totala efika SMA-dratlongo de 1 m estis enkalkulita, kiel montrite en tabelformato en Fig. 7d.La fluo tra ĉiu drato en ĉiu unumodala dezajno kaj la rezulta antaŭstreĉo kaj tensio en ĉiu SMA-dratsegmento estas la samaj sur ĉiu nivelo.Laŭ nia analiza modelo, la produktadforto estas pozitive korelaciita kun la nivelo, dum la delokiĝo estas negative korelaciita.Samtempe, estis kompromiso inter movo kaj muskola forto.Kiel vidite en fig.7b, dum la maksimuma forto estas atingita en la plej granda nombro da tavoloj, la plej granda delokiĝo estas observita en la plej malsupra tavolo.Kiam la hierarkia nivelo estis fiksita al \(N=5\), pinta muskola forto de 2.58 kN estis trovita kun 2 observitaj batoj \(\upmu\)m.Aliflanke, la unuafaza veturado generas forton de 150 N je bato de 277 \(\upmu\)m.Plurnivelaj aktuarioj kapablas imiti realajn biologiajn muskolojn, kie artefaritaj muskoloj bazitaj sur formaj memoraj alojoj povas generi signife pli altajn fortojn kun precizaj kaj pli fajnaj movoj.La limigoj de tiu miniaturigita dezajno estas ke kiam la hierarkio pliiĝas, la movado estas tre reduktita kaj la komplekseco de la veturadproduktadprocezo pliiĝas.
(a) Du-etapa (\(N=2\)) tavoligita formomemoro aloja lineara aktuarsistemo estas montrita en bimodala konfiguracio.La proponita modelo estas atingita anstataŭigante la SMA-draton en la unuafaza tavoligita aktuario kun alia ununura faza tavoligita aktuario.(c) Misformita agordo de la dua faza plurtavola aktuario.(b) La distribuado de fortoj kaj movoj depende de la nombro da niveloj estas priskribita.Estis trovite ke la pintforto de la aktuario estas pozitive korelaciita kun la skalnivelo sur la grafeo, dum la bato estas negative korelaciita kun la skalnivelo.La kurento kaj antaŭ-tensio en ĉiu drato restas konstantaj sur ĉiuj niveloj.(d) La tabelo montras la nombron da frapetoj kaj la longon de la SMA-drato (fibro) ĉe ĉiu nivelo.La karakterizaĵoj de la dratoj estas indikitaj per indekso 1, kaj la nombro da sekundaraj branĉoj (unu ligita al la primara kruro) estas indikita per la plej granda nombro en la subskribo.Ekzemple, ĉe nivelo 5, \(n_1\) rilatas al la nombro da SMA-dratoj ĉeestantaj en ĉiu bimodala strukturo, kaj \(n_5\) rilatas al la nombro da helpkruroj (unu ligita al la ĉefgambo).
Diversaj metodoj estis proponitaj fare de multaj esploristoj por modeligi la konduton de SMAoj kun forma memoro, kiuj dependas de la termomekanikaj trajtoj akompanantaj la makroskopaj ŝanĝoj en la kristalstrukturo asociita kun la faztransiro.La formuliĝo de konstituigaj metodoj estas esence kompleksa.La plej ofte uzita fenomenologia modelo estas proponita fare de Tanaka28 kaj estas vaste uzita en inĝenieristikaplikoj.La fenomenologia modelo proponita fare de Tanaka [28] supozas ke la volumenofrakcio de martensito estas eksponenta funkcio de temperaturo kaj streso.Poste, Liang kaj Rogers29 kaj Brinson30 proponis modelon en kiu la faza transirdinamiko estis supozita esti kosinusfunkcio de tensio kaj temperaturo, kun etaj modifoj al la modelo.Becker kaj Brinson proponis fazdiagramon bazigis kinetan modelon por modeligi la konduton de SMA-materialoj sub arbitraj ŝarĝkondiĉoj same kiel partaj transiroj.Banerjee32 uzas la Bekker kaj Brinson31-fazdiagram-dinamikmetodon por simuli ununuran gradon da liberecmanipulatoro evoluigitan fare de Elahinia kaj Ahmadian33.Kinetaj metodoj bazitaj sur fazaj diagramoj, kiuj enkalkulas la nemonotonan ŝanĝon en tensio kun temperaturo, malfacilas efektivigi en inĝenieristikaj aplikoj.Elakhinia kaj Ahmadian atentigas pri ĉi tiuj mankoj de ekzistantaj fenomenologiaj modeloj kaj proponas plilongigitan fenomenologian modelon por analizi kaj difini forman memoran konduton sub iuj kompleksaj ŝarĝkondiĉoj.
La struktura modelo de SMA-drato donas streson (\(\sigma\)), trostreĉiĝon (\(\epsilon\)), temperaturon (T), kaj martensitan volumenofrakcion (\(\xi\)) de SMA-drato.La fenomenologia konstitua modelo unue estis proponita de Tanaka28 kaj poste adoptita de Liang29 kaj Brinson30.La derivaĵo de la ekvacio havas la formon:
kie E estas la fazo dependa la modulo de SMA Young akirita uzante \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) kaj \(E_A\) kaj \(E_M\) reprezentanta la modulon de Young estas aŭstenitaj kaj martensitaj fazoj, respektive, kaj la koeficiento de termika ekspansio estas reprezentita per \(\\theta).La faza transira kontribuciofaktoro estas \(\Omega = -E \epsilon _L\) kaj \(\epsilon _L\) estas la maksimuma reakirebla trostreĉiĝo en la SMA-drato.
La faza dinamika ekvacio koincidas kun la kosinusfunkcio evoluigita fare de Liang29 kaj poste adoptita fare de Brinson30 anstataŭe de la eksponenta funkcio proponita fare de Tanaka28.La faztransirmodelo estas etendaĵo de la modelo proponita fare de Elakhinia kaj Ahmadian34 kaj modifita surbaze de la faztransirkondiĉoj donitaj fare de Liang29 kaj Brinson30.La kondiĉoj uzitaj por tiu faza transirmodelo estas validaj sub kompleksaj termomekanikaj ŝarĝoj.En ĉiu momento de tempo, la valoro de la volumenofrakcio de martensito estas kalkulita dum modeligado de la konstituiga ekvacio.
La reganta retransforma ekvacio, esprimita per la transformo de martensito al aŭstenito sub varmigaj kondiĉoj, estas kiel sekvas:
kie \(\xi\) estas la volumenofrakcio de martensito, \(\xi _M\) estas la volumenofrakcio de martensito akirita antaŭ varmigado, \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f - A_s)\), \ (\displaystyle b_A = -a_A/C_A\) kaj \(C_A\) - parametra kurbo, T_A\) - parametra kurbo, T(A_S)\(A_A) f\) – komenco kaj fino de la aŭstenita fazo, respektive, temperaturo.
La rekta transforma kontrolekvacio, reprezentita per la faztransformo de aŭstenito al martensito sub malvarmigaj kondiĉoj, estas:
kie \(\xi _A\) estas la volumenofrakcio de martensito akirita antaŭ malvarmigo, \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s - M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) kaj \ (C_M \) - kurbaj konvenaj parametroj, T - SMA-dratotemperaturo, \(M_s -_ f) respektive \(M_s-eja fintemperaturo, \) -__f \) (M__f) \(M__f\)
Post kiam ekvacioj (3) kaj (4) estas diferencigitaj, la inversaj kaj rektaj transformekvacioj estas simpligitaj al la sekva formo:
Dum antaŭen kaj malantaŭen transformo \(\eta _{\sigma}\) kaj \(\eta _{T}\) prenas malsamajn valorojn.La bazaj ekvacioj asociitaj kun \(\eta _{\sigma}\) kaj \(\eta _{T}\) estis derivitaj kaj diskutitaj detale en plia sekcio.
La termika energio necesa por altigi la temperaturon de la SMA-drato venas de la Joule-hejta efiko.La termika energio absorbita aŭ liberigita de la SMA-drato estas reprezentita per la latenta varmo de transformo.La varmoperdo en la SMA-drato ŝuldiĝas al malvola konvekcio, kaj surbaze de la nekonsiderinda efiko de radiado, la varmenergia bilankvacio estas kiel sekvas:
Kie \(m_{drato}\) estas la totala maso de la SMA-drato, \(c_{p}\) estas la specifa varmokapacito de la SMA, \(V_{in}\) estas la tensio aplikita al la drato, \(R_{ohm} \ ) - faz-dependa rezisto SMA, difinita kiel;\(R_{ohm} = (l/A_{kruco})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\ ) kie \(r_M\ ) kaj \(r_A\) estas la SMA-faza resistiveco en martensito kaj aŭstenito, respektive, \(A_{c}\) estas la surfacareo de la SMA-a formo de H \(\D) estas la memoro.La latenta varmo de transiro de la drato, T kaj \(T_{\infty}\) estas la temperaturoj de la SMA-drato kaj la medio, respektive.
Kiam formomemora alojdrato estas funkciigita, la drato kunpremas, kreante forton en ĉiu branĉo de la bimodala dezajno nomita fibroforto.La fortoj de la fibroj en ĉiu fadeno de la SMA-drato kune kreas la muskolforton por funkciigi, kiel montrite en Fig. 9e.Pro la ĉeesto de tendenca risorto, la totala muskolforto de la N-a plurtavola aktuario estas:
Anstataŭigante \(N = 1\) en ekvacion (7), la muskolforto de la unua faza bimodala veturprototipo povas esti akirita jene:
kie n estas la nombro da unumodaj gamboj, \(F_m\) estas la muskolforto generita per la veturado, \(F_f\) estas la fibroforto en la SMA-drato, \(K_x\) estas la biasorigideco.risorto, \(\alpha\) estas la angulo de la triangulo, \(x_0\) estas la komenca ofseto de la biasrisorto por teni la SMA-kablon en la antaŭstreĉita pozicio, kaj \(\Delta x\) estas la aktuariovojaĝado.
La totala movo aŭ movado de la veturado (\(\Delta x\)) depende de la tensio (\(\sigma\)) kaj streĉo (\(\epsilon\)) sur la SMA-drato de la N-a etapo, la veturado estas agordita al (vidu Fig. kroma parto de la eligo):
La kinemataj ekvacioj donas la rilaton inter veturada deformado (\(\epsilon\)) kaj delokiĝo aŭ delokiĝo (\(\Delta x\)).La deformado de la Arb-drato kiel funkcio de la komenca Arb-dratolongo (\(l_0\)) kaj la dratlongo (l) en iu tempo t en unu unumodala branĉo estas kiel sekvas:
kie \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) estas akirita per aplikado de la kosinusoformulo en \(\Delta\)ABB ', kiel montrite en Figuro 8. Por la unuafaza veturado (\(N = 1\)\), (\(N = 1D\el\)), \_D\el\),(x(D)\el) _1\) estas \(\alpha \) kiel montrite en Kiel montrite en Figuro 8, diferencigante la tempon de Ekvacio (11) kaj anstataŭigante la valoron de l, la streĉiĝorapideco povas esti skribita kiel:
kie \(l_0\) estas la komenca longo de la SMA-drato, l estas la longo de la drato en ajna momento t en unu unumodala branĉo, \(\epsilon\) estas la deformado evoluinta en la SMA-drato, kaj \(\alpha \) estas la angulo de la triangulo , \(\Delta x\) estas la veturanta ofseto (kiel montrite en Figuro 8).
Ĉiuj n unu-pintaj strukturoj (\(n=6\) en ĉi tiu figuro) estas ligitaj en serio kun \(V_{in}\) kiel la eniga tensio.Ŝtupo I: Skema diagramo de la SMA-drato en bimodala konfiguracio sub nul-tensiokondiĉoj Ŝtupo II: Kontrolita strukturo estas montrita kie la SMA-drato estas kunpremita pro inversa konvertiĝo, kiel montrite per la ruĝa linio.
Kiel pruvo de koncepto, SMA-bazita bimodala veturado estis evoluigita por testi la ŝajnigan derivadon de la subestaj ekvacioj kun eksperimentaj rezultoj.La CAD-modelo de la bimodala linia aktuario estas montrita en fig.9a.Aliflanke, en fig.9c montras novan dezajnon proponitan por rotacia prisma ligo uzanta duebenan SMA-bazitan aktuarion kun bimodala strukturo.La veturadkomponentoj estis fabrikitaj uzante aldonan fabrikadon sur Ultimaker 3 Extended 3D printilo.La materialo uzata por 3D presado de komponantoj estas polikarbonato, kiu taŭgas por varmegaj materialoj, ĉar ĝi estas forta, daŭra kaj havas altan vitran transirtemperaturon (110-113 \(^{\circ }\) C).Krome, Dynalloy, Inc. Flexinol-forma memora aloja drato estis uzita en la eksperimentoj, kaj la materialaj propraĵoj respondaj al la Flexinol-drato estis uzitaj en la simulaĵoj.Multoblaj SMA-dratoj estas aranĝitaj kiel fibroj ĉeestantaj en bimodala aranĝo de muskoloj por akiri la altajn fortojn produktitajn per plurtavolaj aktuarioj, kiel montrite en Fig. 9b, d.
Kiel montrite en Figuro 9a, la akuta angulo formita per la movebla brako SMA-drato estas nomita la angulo (\(\alpha\)).Kun finaj krampoj alkroĉitaj al la maldekstraj kaj dekstraj krampoj, la SMA-drato estas tenita laŭ la dezirata bimodala angulo.La bias-printempa aparato tenita sur la printempa konektilo estas desegnita por ĝustigi la malsamajn biasprintempajn etendaĵojn laŭ la nombro (n) de SMA-fibroj.Krome, la loko de la movaj partoj estas desegnita tiel ke la SMA-drato estas elmontrita al la ekstera medio por malvola konvekcia malvarmigo.La supraj kaj malsupraj platoj de la forprenebla asembleo helpas teni la SMA-draton malvarmeta kun eltruditaj eltranĉaĵoj desegnitaj por redukti pezon.Krome, ambaŭ finoj de la CMA-drato estas fiksitaj al la maldekstra kaj dekstra terminaloj, respektive, per krimpo.Piston estas fiksita al unu fino de la movebla kunigo por konservi senigon inter la supraj kaj malsupraj platoj.La plonĝanto ankaŭ kutimas apliki blokantan forton al la sensilo per kontakto por mezuri la blokforton kiam la SMA-drato estas funkciigita.
La bimodala muskola strukturo SMA estas elektre ligita en serio kaj funkciigita per eniga pulstensio.Dum la tensiopulsciklo, kiam tensio estas aplikita kaj la SMA-drato estas varmigita super la komenca temperaturo de la aŭstenito, la longo de la drato en ĉiu fadeno estas mallongigita.Tiu retiro aktivigas la moveblan braksubaron.Kiam la tensio estis nuligita en la sama ciklo, la varmigita SMA-drato estis malvarmetigita sub la temperaturo de la martensita surfaco, tiel revenante al sia origina pozicio.Sub nul streskondiĉoj, la SMA-drato unue estas pasive etendita per biasrisorto por atingi la malstreĉitan martensitan staton.La ŝraŭbo, tra kiu la SMA-drato pasas, moviĝas pro la kunpremo kreita per aplikado de tensiopulso al la SMA-drato (SPA atingas la aŭstenitan fazon), kiu kondukas al la ekfunkciigo de la movebla levilo.Kiam la SMA-drato estas retirita, la biasrisorto kreas kontraŭstaran forton plue etendante la fonton.Kiam la streso en la impulstensio fariĝas nul, la SMA-drato plilongiĝas kaj ŝanĝas sian formon pro malvola konvekcia malvarmigo, atingante duoblan martensitan fazon.
La proponita SMA-bazita lineara aktuarisistemo havas bimodan konfiguracion en kiu la SMA-dratoj estas angulaj.(a) prezentas CAD-modelon de la prototipo, kiu mencias kelkajn el la komponentoj kaj iliajn signifojn por la prototipo, (b, d) reprezentas la evoluitan eksperimentan prototipon35.Dum (b) montras supran vidon de la prototipo kun elektraj ligoj kaj tendencirisortoj kaj streĉmezuriloj uzitaj, (d) montras perspektivan vidon de la aranĝo.(e) Diagramo de lineara funkciiga sistemo kun SMA-dratoj metitaj bimode en ajna momento t, montrante la direkton kaj kurson de la fibro kaj muskolforto.(c) 2-DOF rotacia prisma ligo estis proponita por deplojado de du-ebena SMA-bazita aktuario.Kiel montrite, la ligo elsendas linearan moviĝon de la malsupra veturado ĝis la supra brako, kreante rotacian ligon.Aliflanke, la movado de la paro de prismoj estas la sama kiel la movado de la plurtavola unuafaza veturado.
Eksperimenta studo estis farita sur la prototipo montrita en Fig. 9b por taksi la agadon de bimodala stirado bazita sur SMA.Kiel montrite en Figuro 10a, la eksperimenta aranĝo konsistis el programebla DC-elektroprovizo por liveri enirtension al la SMA-dratoj.Kiel montrite en fig.10b, piezoelektra streĉa mezurilo (PACEline CFT/5kN) estis uzita por mezuri la blokan forton uzante Graphtec GL-2000 datumregistrilon.La datumoj estas registritaj de la gastiganto por plua studo.Streĉmezuriloj kaj ŝargamplifiloj postulas konstantan elektroprovizon por produkti tensiosignalon.La respondaj signaloj estas konvertitaj en potencajn elirojn laŭ la sentemo de la piezoelektra fortsensilo kaj aliaj parametroj kiel priskribite en Tabelo 2. Kiam tensiopulso estas aplikata, la temperaturo de la SMA-drato pliiĝas, kaŭzante la SMA-draton kunpremi, kio kaŭzas la aktuarion generi forton.La eksperimentaj rezultoj de la eligo de muskola forto per eniga tensiopulso de 7 V estas montritaj en fig.2a.
(a) SMA-bazita lineara aktuarisistemo estis starigita en la eksperimento por mezuri la forton generitan per la aktuario.La ŝarĝĉelo mezuras la blokan forton kaj estas funkciigita per 24 V DC elektroprovizo.7 V tensiofalo estis aplikita laŭ la tuta longo de la kablo uzante GW Instek programeblan DC elektroprovizon.La SMA-drato ŝrumpas pro varmo, kaj la movebla brako kontaktas la ŝarĝĉelon kaj penas blokantan forton.La ŝarĝĉelo estas konektita al la datumregistrilo GL-2000 kaj la datumoj estas konservitaj sur la gastiganto por plua prilaborado.(b) Diagramo montranta la ĉenon de komponentoj de la eksperimenta aranĝo por mezuri muskolforton.
Formmemoraj alojoj estas ekscititaj de termika energio, do temperaturo fariĝas grava parametro por studi la forman memorfenomenon.Eksperimente, kiel montrite en Fig. 11a, termika bildigo kaj temperaturmezuradoj estis faritaj sur prototipa SMA-bazita divalerata aktuario.Programebla DC-fonto aplikis enirtension al la SMA-dratoj en la eksperimenta aranĝo, kiel montrite en Figuro 11b.La temperaturŝanĝo de la SMA-drato estis mezurita en reala tempo uzante alt-rezolucian LWIR-fotilon (FLIR A655sc).La gastiganto uzas la programon ResearchIR por registri datumojn por plia post-prilaborado.Kiam tensiopulso estas aplikata, la temperaturo de la SMA-drato pliiĝas, igante la SMA-draton ŝrumpi.Sur fig.Figuro 2b montras la eksperimentajn rezultojn de la SMA-drata temperaturo kontraŭ tempo por 7V eniga tensiopulso.
Afiŝtempo: Sep-28-2022