Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com.Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan CSS sing winates.Kanggo pengalaman paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni Mode Kompatibilitas ing Internet Explorer).Ing sawetoro wektu, kanggo mesthekake dhukungan terus, kita bakal nerjemahake situs tanpa gaya lan JavaScript.
Aktuator digunakake ing endi wae lan nggawe gerakan sing dikontrol kanthi nggunakake gaya eksitasi utawa torsi sing bener kanggo nindakake macem-macem operasi ing manufaktur lan otomatisasi industri.Kebutuhan kanggo drive sing luwih cepet, luwih cilik lan luwih efisien nyopir inovasi ing desain drive.Shape Memory Alloy (SMA) drive nawakake sawetara kaluwihan saka drive konvensional, kalebu rasio daya-kanggo-bobot dhuwur.Ing disertasi iki, dikembangake aktuator berbasis SMA rong wulu sing nggabungake kaluwihan otot wulu sistem biologi lan sifat unik SMA.Panliten iki nyinaoni lan ngluwihi aktuator SMA sadurunge kanthi ngembangake model matematika aktuator anyar adhedhasar susunan kawat SMA bimodal lan nguji kanthi eksperimen.Dibandhingake drive dikenal adhedhasar SMA, pasukan aktuasi drive anyar paling 5 kaping luwih (nganti 150 N).Mundhut bobot sing cocog kira-kira 67%.Asil analisis sensitivitas model matematika migunani kanggo nyetel paramèter desain lan mangerteni paramèter kunci.Panaliten iki luwih nampilake drive tahap Nth multi-level sing bisa digunakake kanggo nambah dinamika.Aktuator otot dipvalerate berbasis SMA duwe macem-macem aplikasi, saka otomatisasi bangunan nganti sistem pangiriman obat sing presisi.
Sistem biologi, kayata struktur otot mamalia, bisa ngaktifake akeh aktuator halus1.Mamalia duwe struktur otot sing beda-beda, saben duwe tujuan tartamtu.Nanging, akeh struktur jaringan otot mamalia bisa dipérang dadi rong kategori.Paralel lan pennate.Ing hamstrings lan fleksor liyane, kaya jeneng kasebut, otot paralel nduweni serat otot sing sejajar karo tendon tengah.Rantai serat otot disusun lan disambungake kanthi fungsional dening jaringan ikat ing sakubenge.Senadyan otot-otot iki diarani duwe ekskursi gedhe (persentasi shortening), kekuatan otot sakabèhé diwatesi banget.Ing kontras, ing otot pedhet triceps2 (gastrocnemius lateral (GL)3, gastrocnemius medial (GM)4 lan soleus (SOL)) lan extensor femoris (quadriceps) 5,6 jaringan otot pennate ditemokake ing saben otot7.Ing struktur pinnate, serat otot ing otot bipennate ana ing loro-lorone tendon tengah ing sudut miring (sudut pinnate).Pennate asalé saka tembung Latin "penna", sing tegese "pena", lan, kaya sing dituduhake ing anjir.1 katon kaya wulu.Serat otot pennate luwih cendhek lan sudut menyang sumbu longitudinal otot.Amarga struktur pinnate, mobilitas sakabèhé otot kasebut dikurangi, sing ndadékaké komponen transversal lan longitudinal saka proses shortening.Saliyane, aktivasi otot kasebut ndadékaké kekuatan otot sakabèhé sing luwih dhuwur amarga cara ngukur area cross-sectional fisiologis.Mulane, kanggo area cross-sectional tartamtu, otot pennate bakal luwih kuwat lan bakal ngasilake pasukan sing luwih dhuwur tinimbang otot kanthi serat paralel.Pasukan sing diasilake dening serat individu ngasilake pasukan otot ing tingkat makroskopik ing jaringan otot kasebut.Kajaba iku, nduweni sifat unik kayata shrinkage cepet, perlindungan marang karusakan tensile, bantalan.Iki ngowahi hubungan antarane input serat lan output daya otot kanthi nggunakake fitur unik lan kerumitan geometris susunan serat sing ana gandhengane karo garis otot.
Ditampilake diagram skematis saka desain aktuator adhedhasar SMA sing ana hubungane karo arsitektur otot bimodal, contone (a), sing nuduhake interaksi gaya tactile ing ngendi piranti berbentuk tangan sing digerakake dening kabel SMA dipasang ing robot seluler otonom rong roda9,10., (b) Prosthesis orbit robot kanthi prosthesis orbital bermuatan pegas SMA kanthi antagonis.Posisi mripat prostetik dikontrol dening sinyal saka otot okular mripat11, (c) Aktuator SMA becik kanggo aplikasi ing jero banyu amarga respon frekuensi dhuwur lan bandwidth sing kurang.Ing konfigurasi iki, aktuator SMA digunakake kanggo nggawe gerakan gelombang kanthi simulasi obahe iwak, (d) Aktuator SMA digunakake kanggo nggawe robot inspeksi pipa mikro sing bisa nggunakake prinsip gerak cacing inch, sing dikontrol dening gerakan kabel SMA ing saluran 10, (e) nuduhake arah kontraksi serat otot lan ngasilake gaya kontraktil ing jaringan gastrocnemius ing struktur serat otot pennate, (f).
Aktuator wis dadi bagean penting saka sistem mekanik amarga macem-macem aplikasi.Mula, kabutuhan drive sing luwih cilik, luwih cepet lan luwih efisien dadi kritis.Senadyan kaluwihan, drive tradisional wis kabukten larang lan butuh wektu kanggo njaga.Aktuator hidrolik lan pneumatik rumit lan larang lan kena nyandhang, masalah pelumasan lan kegagalan komponen.Nanggepi panjaluk, fokus kanggo ngembangake aktuator sing larang regane, dioptimalake ukuran lan maju adhedhasar bahan cerdas.Panaliten sing terus-terusan nggoleki aktuator lapisan paduan memori (SMA) kanggo nyukupi kabutuhan kasebut.Aktuator hierarki unik amarga nggabungake akeh aktuator diskrit menyang subsistem skala makro geometris sing kompleks kanggo nyedhiyakake fungsionalitas sing tambah lan ditambahi.Ing babagan iki, jaringan otot manungsa sing diterangake ing ndhuwur menehi conto multilayered banget saka aktuasi multilayered kasebut.Panaliten saiki nggambarake drive SMA multi-level kanthi sawetara unsur drive individu (kabel SMA) sing didadekake siji karo orientasi serat sing ana ing otot bimodal, sing nambah kinerja drive sakabèhé.
Tujuan utama aktuator yaiku ngasilake output tenaga mekanik kayata gaya lan pamindahan kanthi ngowahi energi listrik.Wangun paduan memori minangka kelas bahan "pinter" sing bisa mulihake wujude ing suhu dhuwur.Ing beban dhuwur, Tambah ing suhu saka kabel SMA ndadékaké kanggo Recovery wangun, asil ing Kapadhetan energi aktuasi luwih dibandhingake macem-macem bahan pinter langsung kaiket.Ing wektu sing padha, ing beban mekanik, SMA dadi rapuh.Ing kahanan tartamtu, beban siklik bisa nyerep lan ngeculake energi mekanik, nuduhake owah-owahan bentuk histeris sing bisa dibalik.Sifat unik iki ndadekake SMA becik kanggo sensor, redam getaran lan utamane aktuator12.Kanthi atine, ana akeh riset babagan drive berbasis SMA.Perlu dicathet yen aktuator adhedhasar SMA dirancang kanggo nyedhiyakake gerak translasi lan rotasi kanggo macem-macem aplikasi13,14,15.Senajan sawetara aktuator rotary wis dikembangaké, peneliti utamané kasengsem ing aktuator linear.Aktuator linier iki bisa dipérang dadi telung jinis aktuator: aktuator siji dimensi, pamindahan lan diferensial 16 .Kaping pisanan, drive hibrida digawe kanthi kombinasi SMA lan drive konvensional liyane.Salah sawijining conto aktuator linear hibrida adhedhasar SMA yaiku nggunakake kabel SMA kanthi motor DC kanggo nyedhiyakake gaya output watara 100 N lan pamindahan sing signifikan17.
Salah sawijining pangembangan pisanan ing drive adhedhasar SMA yaiku drive paralel SMA.Nggunakake sawetara kabel SMA, drive podo basis SMA dirancang kanggo nambah kemampuan daya drive dening manggonke kabeh kabel SMA18 ing podo karo.sambungan podo saka aktuator ora mung mbutuhake daya liyane, nanging uga matesi daya output saka kabel siji.Kerugian liyane saka aktuator adhedhasar SMA yaiku lelungan winates sing bisa ditindakake.Kanggo ngatasi masalah iki, balok kabel SMA digawe sing ngemot balok fleksibel sing deflected kanggo nambah pamindahan lan entuk gerakan linear, nanging ora ngasilake gaya sing luwih dhuwur19.Struktur lan kain sing bisa diowahi alus kanggo robot adhedhasar paduan memori wangun wis dikembangake utamane kanggo amplifikasi impact20,21,22.Kanggo aplikasi sing mbutuhake kacepetan dhuwur, pompa sing didorong kompak wis dilapurake nggunakake SMA film tipis kanggo aplikasi sing didorong micropump23.Frekuensi drive membran SMA film tipis minangka faktor kunci kanggo ngontrol kacepetan pembalap.Mulane, motor linear SMA duwe respon dinamis sing luwih apik tinimbang motor spring utawa rod SMA.Robotika alus lan teknologi gripping minangka rong aplikasi liyane sing nggunakake aktuator adhedhasar SMA.Contone, kanggo ngganti aktuator standar sing digunakake ing clamp ruang 25 N, dikembangake aktuator paralel paduan memori wangun 24.Ing kasus liyane, aktuator alus SMA digawe adhedhasar kabel kanthi matriks sing dipasang sing bisa ngasilake gaya tarik maksimal 30 N. Amarga sifat mekanike, SMA uga digunakake kanggo ngasilake aktuator sing niru fenomena biologis.Salah sawijining pangembangan kasebut kalebu robot 12-sel sing minangka biomimetik saka organisme kaya cacing tanah karo SMA kanggo ngasilake gerakan sinusoidal menyang geni26,27.
Kaya kasebut sadurunge, ana watesan kanggo pasukan maksimum sing bisa dipikolehi saka aktuator basis SMA ana.Kanggo ngatasi masalah iki, panliten iki nyedhiyakake struktur otot bimodal biomimetik.Didorong dening wangun kabel alloy memori.Nyedhiyakake sistem klasifikasi sing kalebu sawetara kabel alloy memori wangun.Nganti saiki, ora ana aktuator berbasis SMA kanthi arsitektur sing padha sing dilaporake ing literatur.Sistem unik lan novel adhedhasar SMA iki dikembangake kanggo nyinaoni prilaku SMA sajrone keselarasan otot bimodal.Dibandhingake karo aktuator berbasis SMA sing ana, tujuan panliten iki yaiku nggawe aktuator dipvalerat biomimetik kanggo ngasilake gaya sing luwih dhuwur ing volume cilik.Dibandhingake karo drive motor stepper konvensional sing digunakake ing otomatisasi bangunan lan sistem kontrol HVAC, desain drive bimodal berbasis SMA sing diusulake nyuda bobot mekanisme drive kanthi 67%.Ing ngisor iki, istilah "otot" lan "drive" digunakake bebarengan.Panliten iki nyelidiki simulasi multifisika saka drive kasebut.Prilaku mekanik sistem kasebut wis ditliti kanthi metode eksperimen lan analitis.Distribusi pasukan lan suhu luwih diselidiki ing voltase input 7 V. Salajengipun, analisis parametrik ditindakake kanggo luwih ngerti hubungan antarane paramèter kunci lan gaya output.Pungkasan, aktuator hirarkis wis dibayangake lan efek tingkat hirarkis wis diusulake minangka area potensial kanggo aktuator non-magnetik kanggo aplikasi prostetik.Miturut asil panaliten kasebut, panggunaan arsitektur siji-tataran ngasilake kekuwatan paling ora kaping papat nganti kaping lima luwih dhuwur tinimbang aktuator berbasis SMA sing dilaporake.Kajaba iku, daya drive padha kui dening multi-level drive multi-level wis ditampilake luwih saka sepuluh kaping drive basis SMA conventional.Panliten kasebut banjur nglaporake parameter kunci nggunakake analisis sensitivitas antarane desain lan variabel input sing beda.Dawane awal kabel SMA (\ (l_0 \)), sudut pinnate (\ (\ alpha \)) lan jumlah untaian tunggal (n) ing saben untaian individu duweni efek negatif sing kuat ing gedhene gaya nyopir.kekuatan, nalika voltase input (energi) dadi hubungan positif.
Kawat SMA nuduhake efek memori bentuk (SME) sing katon ing kulawarga paduan nikel-titanium (Ni-Ti).Biasane, SMA nuduhake rong fase gumantung suhu: fase suhu rendah lan fase suhu dhuwur.Kaloro fase kasebut nduweni sipat unik amarga anane struktur kristal sing beda.Ing fase austenite (fase suhu dhuwur) sing ana ing sadhuwure suhu transformasi, materi kasebut nduweni kekuatan dhuwur lan kurang cacat ing beban.Paduan kasebut tumindak kaya baja tahan karat, saengga bisa nahan tekanan aktuasi sing luwih dhuwur.Njupuk kauntungan saka sifat wesi Ni-Ti iki, kabel SMA miring kanggo mbentuk actuator.Model analitis sing cocog dikembangake kanggo ngerti mekanika dhasar saka prilaku termal SMA ing pengaruh macem-macem paramèter lan macem-macem geometri.Persetujuan apik dipikolehi antarane asil eksperimen lan analitis.
Sinau eksperimen ditindakake ing prototipe sing ditampilake ing Fig. 9a kanggo ngevaluasi kinerja drive bimodal adhedhasar SMA.Loro sifat kasebut, gaya sing digawe dening drive (kekuatan otot) lan suhu kabel SMA (suhu SMA), diukur kanthi eksperimen.Nalika prabédan voltase mundhak ing sadawane dawa kabeh kabel ing drive, suhu kabel mundhak amarga efek panas Joule.Tegangan input ditrapake ing rong siklus 10-s (ditampilake minangka titik abang ing Fig. 2a, b) kanthi periode cooling 15-s antarane saben siklus.Pasukan pamblokiran diukur nggunakake gauge galur piezoelektrik, lan distribusi suhu kabel SMA dipantau ing wektu nyata kanthi nggunakake kamera LWIR kanthi resolusi dhuwur kanthi ilmiah (ndeleng karakteristik peralatan sing digunakake ing Tabel 2).nuduhake yen sajrone fase tegangan dhuwur, suhu kabel mundhak kanthi monoton, nanging nalika ora ana arus sing mili, suhu kabel terus mudhun.Ing persiyapan eksperimen saiki, suhu kabel SMA mudhun nalika fase pendinginan, nanging isih ana ing ndhuwur suhu sekitar.Ing anjir.2e nuduhake gambar asli seko saka suhu ing kabel SMA dijupuk saka kamera LWIR.Ing tangan liyane, ing anjir.2a nuduhake pasukan pamblokiran kui dening sistem drive.Nalika pasukan otot ngluwihi pasukan pemulih saka spring, lengen movable, minangka ditampilake ing Figure 9a, wiwit pindhah.Sanalika aktuasi diwiwiti, lengen sing bisa dipindhah menyang kontak karo sensor, nggawe pasukan awak, kaya sing dituduhake ing anjir.2 c,d.Nalika suhu maksimum cedhak karo \(84\,^{\circ}\hbox {C}\), gaya maksimum sing diamati yaiku 105 N.
Grafik kasebut nuduhake asil eksperimen saka suhu kabel SMA lan gaya sing diasilake dening aktuator bimodal berbasis SMA sajrone rong siklus.Tegangan input ditrapake ing rong siklus 10 detik (dituduhake minangka titik abang) kanthi wektu adhem 15 detik ing antarane saben siklus.Kabel SMA sing digunakake kanggo eksperimen yaiku kabel Flexinol diameter 0,51 mm saka Dynalloy, Inc. nggunakake piranti lunak FLIR ResearchIR kamera LWIR.Paramèter geometris sing dijupuk ing eksperimen diwenehi ing Tabel.siji.
Asil simulasi saka model matematika lan asil eksperimen dibandhingake ing kondisi voltase input 7V, minangka ditampilake ing Fig.5.Miturut asil analisis parametrik lan kanggo ngindhari kemungkinan overheating kabel SMA, daya 11,2 W diwenehake menyang aktuator.Sumber daya DC sing bisa diprogram digunakake kanggo nyuplai 7V minangka voltase input, lan arus 1.6A diukur ing kabel kasebut.Kekuwatan sing diasilake dening drive lan suhu mundhak SDR nalika saiki ditrapake.Kanthi voltase input 7V, gaya output maksimal sing dipikolehi saka asil simulasi lan asil eksperimen siklus pisanan yaiku 78 N lan 96 N.Ing siklus kapindho, daya output maksimal saka asil simulasi lan eksperimen yaiku 150 N lan 105 N.Bedane antarane pangukuran gaya oklusi lan data eksperimen bisa uga amarga metode sing digunakake kanggo ngukur gaya oklusi.Asil eksperimen ditampilake ing anjir.5a cocog karo pangukuran gaya ngunci, sing banjur diukur nalika poros drive kontak karo transduser gaya piezoelektrik PACEline CFT / 5kN, kaya sing dituduhake ing anjir.2s.Mulane, nalika poros drive ora kontak karo sensor pasukan ing awal zona cooling, pasukan langsung nul, minangka ditampilake ing Fig. 2d.Kajaba iku, paramèter liyane sing mengaruhi pambentukan gaya ing siklus sabanjure yaiku nilai-nilai wektu pendinginan lan koefisien transfer panas konvektif ing siklus sadurunge.Saka anjir.2b, bisa dideleng yen sawise periode cooling 15 detik, kabel SMA ora tekan suhu kamar lan mulane duwe suhu awal sing luwih dhuwur (\(40\,^{\circ }\hbox {C}\)) ing siklus nyopir kapindho dibandhingake karo siklus pisanan (\(25\, ^{\circ}\hbox {C}\)).Mangkono, dibandhingake karo siklus pisanan, suhu kabel SMA sak siklus panas kapindho tekan suhu austenite awal (\(A_s\)) sadurungé lan tetep ing periode transisi maneh, asil ing kaku lan pasukan.Ing sisih liya, distribusi suhu sajrone siklus pemanasan lan pendinginan sing dipikolehi saka eksperimen lan simulasi nduweni persamaan kualitatif sing dhuwur kanggo conto saka analisis termografi.Analisis komparatif data termal kabel SMA saka eksperimen lan simulasi nuduhake konsistensi sajrone siklus pemanasan lan pendinginan lan ing toleransi sing bisa ditampa kanggo data eksperimen.Temperatur maksimum kawat SMA, sing dipikolehi saka asil simulasi lan eksperimen siklus kapisan, yaiku \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) lan \(75\,^{\circ }\hbox { C }\, mungguh), lan ing siklus kapindho suhu maksimum kawat SMA yaiku \(94\,^} {^box }3,\h(94\,^} {\circ }3} C}\).Model sing dikembangake dhasar nandheske efek saka efek memori wangun.Peran kelelahan lan overheating ora dianggep ing review iki.Ing mangsa ngarep, model kasebut bakal ditambahake kanggo nyakup riwayat stres kabel SMA, dadi luwih cocog kanggo aplikasi teknik.Daya output drive lan plot suhu SMA dijupuk saka pemblokiran Simulink ing toleransi allowable saka data eksperimen ing kondisi pulsa voltase input 7 V. Iki nandheske bener lan linuwih saka model matématika dikembangaké.
Model matematika dikembangake ing lingkungan MathWorks Simulink R2020b nggunakake persamaan dhasar sing diterangake ing bagean Metode.Ing anjir.3b nuduhake diagram blok model matematika Simulink.Model iki simulasi kanggo pulsa voltase input 7V minangka ditampilake ing Fig. 2a, b.Nilai-nilai paramèter sing digunakake ing simulasi kasebut kadhaptar ing Tabel 1. Asil simulasi proses transien ditampilake ing Gambar 1 lan 1. Gambar 3a lan 4. Ing Fig.4a, b nuduhake voltase induksi ing kabel SMA lan gaya kui dening actuator minangka fungsi wektu. Sajrone transformasi mbalikke (panas), nalika suhu kabel SMA, \(T <A_s^{\prime}\) (suhu wiwitan fase austenite sing diowahi stres), tingkat owah-owahan fraksi volume martensite (\(\ dot {\xi }\)) bakal nul. Sajrone transformasi mbalikke (panas), nalika suhu kabel SMA, \(T <A_s^{\prime}\) (suhu wiwitan fase austenite sing diowahi stres), tingkat owah-owahan fraksi volume martensite (\(\ dot {\ xi }\)) bakal nul. Во время обратного превращения (нагрева), когда температура проволоки SMA, \(T < A_s^{\prime}\) (температура начала аустенипидироно, цняпирно жением), скорость изменения объемной доли мартенсита (\(\dot{\ xi }\)) будет равно нулю. Sajrone transformasi mbalikke (panas), nalika suhu kabel SMA, \ (T < A_s ^ {\ prime} \) (suhu wiwitan austenite sing diowahi stres), tingkat owah-owahan fraksi volume martensit (\ (\ dot {\ xi }\ )) bakal nol.在反向转变（加热）过程中，当SMA 线温度\(T < A_s^{\prime}\)（应力修正奥氏佷小相街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 При обратном превращении (нагреве) при температуре проволоки СПФ \(T < A_s^{\prime}\) (температура зарождения зарождения проволоки СПФ е) скорость изменения объемной доли мартенсита (\( \dot{\ xi }\)) будет равно нулю. Sajrone transformasi mbalikke (panas) ing suhu kabel SMA \(T <A_s^{\prime}\) (suhu nukleasi fase austenite, didandani kanggo kaku), tingkat owah-owahan ing fraksi volume martensit (\(\dot{\ xi }\)) bakal padha karo nol.Mulane, tingkat owah-owahan kaku (\(\dot{\sigma}\)) bakal gumantung marang tingkat regangan (\(\dot{\epsilon}\)) lan gradien suhu (\(\dot{T} \) ) mung nganggo persamaan (1).Nanging, nalika kabel SMA mundhak ing suhu lan nyabrang (\ (A_s ^ {\ prime} \)), fase austenite wiwit mbentuk, lan (\ (\ dot {\ xi} \)) dijupuk minangka Nilai diwenehi saka persamaan (3).Mulane, tingkat owah-owahan voltase (\(\dot{\sigma}\)) dikontrol bebarengan karo \(\dot{\epsilon}, \dot{T}\) lan \(\dot{\xi}\) padha karo diwenehi ing rumus (1).Iki nerangake owah-owahan gradien sing diamati ing peta stres lan gaya sing beda-beda sajrone siklus pemanasan, kaya sing ditampilake ing Fig. 4a, b.
(a) Asil simulasi nuduhake distribusi suhu lan temperatur prapatan sing diakibatake stres ing aktuator divalerat berbasis SMA.Nalika suhu kabel nyabrang suhu transisi austenite ing tataran dadi panas, suhu transisi austenite dipunéwahi wiwit nambah, lan padha, nalika suhu rod kabel nglewati suhu transisi martensitic ing tataran cooling, suhu transisi martensitic sudo.SMA kanggo modeling analitis saka proses aktuasi.(Kanggo tampilan rinci saben subsistem model Simulink, deleng bagean lampiran saka file tambahan.)
Asil analisis kanggo distribusi parameter sing beda ditampilake kanggo rong siklus voltase input 7V (siklus pemanasan 10 detik lan siklus adhem 15 detik).Nalika (ac) lan (e) nggambarake distribusi liwat wektu, ing tangan liyane, (d) lan (f) nggambarake distribusi karo suhu.Kanggo kondisi input sing gegandhengan, tegangan maksimum sing diamati yaiku 106 MPa (kurang saka 345 MPa, kekuatan ngasilake kawat), gaya 150 N, pamindahan maksimum yaiku 270 µm, lan fraksi volume martensit minimal yaiku 0,91.Ing sisih liya, owah-owahan stres lan owah-owahan fraksi volume martensit kanthi suhu padha karo karakteristik histeresis.
Panjelasan sing padha ditrapake kanggo transformasi langsung (cooling) saka fase austenit menyang fase martensit, ing ngendi suhu kabel SMA (T) lan suhu pungkasan fase martensit sing diowahi kaku (\ (M_f ^ {\ prime} \ )) apik banget.Ing anjir.4d, f nuduhake owah-owahan ing kaku induksi (\(\ sigma \)) lan pecahan volume martensite (\ (\ xi \)) ing kabel SMA minangka fungsi saka owah-owahan ing suhu saka kabel SMA (T), kanggo loro siklus nyopir.Ing anjir.Figure 3a nuduhake owah-owahan ing suhu kabel SMA karo wektu gumantung ing pulsa voltase input.Kaya sing bisa dideleng saka gambar kasebut, suhu kabel terus nambah kanthi nyedhiyakake sumber panas ing voltase nol lan pendinginan konvektif sabanjure.Sajrone pemanasan, retransformasi martensit menyang fase austenit diwiwiti nalika suhu kawat SMA (T) ngliwati suhu nukleasi austenit sing dikoreksi stres (\(A_s^{\prime}\)).Sajrone fase iki, kabel SMA dikompres lan aktuator ngasilake gaya.Uga sajrone cooling, nalika suhu kabel SMA (T) ngliwati suhu nukleasi fase martensit sing diowahi stres (\ (M_s ^ {\ prime} \)) ana transisi positif saka fase austenit menyang fase martensit.pasukan drive sudo.
Aspek kualitatif utama saka drive bimodal adhedhasar SMA bisa dipikolehi saka asil simulasi.Ing kasus input pulsa voltase, suhu kabel SMA mundhak amarga efek pemanasan Joule.Nilai awal fraksi volume martensit (\(\xi\)) disetel dadi 1, amarga materi kasebut wiwitane ing fase martensit lengkap.Nalika kabel terus dadi panas, suhu kabel SMA ngluwihi suhu nukleasi austenit sing dikoreksi stres \ (A_s ^ {\ prime} \), nyebabake nyuda fraksi volume martensit, kaya sing dituduhake ing Figure 4c.Kajaba iku, ing anjir.4e nuduhake distribusi stroke saka aktuator ing wektu, lan ing anjir.5 - daya nyopir minangka fungsi wektu.Sistem persamaan sing gegandhengan kalebu suhu, fraksi volume martensit, lan stres sing berkembang ing kabel, sing nyebabake nyusut kabel SMA lan gaya sing diasilake dening aktuator.Kaya sing dituduhake ing anjir.4d,f, variasi voltase kanthi suhu lan variasi fraksi volume martensit kanthi suhu cocog karo karakteristik histeresis SMA ing kasus simulasi ing 7 V.
Perbandingan paramèter nyopir dipikolehi liwat eksperimen lan petungan analitis.Kabel kasebut kena voltase input pulsed 7 V sajrone 10 detik, banjur adhem nganti 15 detik (fase pendinginan) sajrone rong siklus.Sudut pinnate disetel kanggo \ (40 ^ {\ circ} \) lan dawa awal kabel SMA ing saben sikil pin siji disetel kanggo 83mm.(a) Ngukur gaya nyopir kanthi sel beban (b) Ngawasi suhu kabel kanthi kamera inframerah termal.
Kanggo mangerteni pengaruh paramèter fisik ing gaya sing diprodhuksi dening drive, analisis sensitivitas model matematika kanggo paramèter fisik sing dipilih ditindakake, lan paramèter kasebut diurutake miturut pengaruhe.Kaping pisanan, sampling paramèter model ditindakake kanthi nggunakake prinsip desain eksperimen sing ngetutake distribusi seragam (pirsani Bagean Tambahan ing Analisis Sensitivitas).Ing kasus iki, paramèter model kalebu voltase input (\ (V_ {ing} \)), dawa kabel SMA awal (\ (l_0 \)), sudut segitiga (\ (\ alpha \)), konstanta spring bias (\ ( K_x \ )), koefisien transfer panas konvektif (\ (h_T \)) lan nomer cabang unimodal (n).Ing langkah sabanjure, kekuatan otot puncak dipilih minangka syarat desain sinau lan efek parametrik saben set variabel babagan kekuatan dipikolehi.Plot tornado kanggo analisis sensitivitas asalé saka koefisien korélasi kanggo saben parameter, minangka ditampilake ing Fig. 6a.
(a) Nilai koefisien korélasi saka paramèter model lan pengaruhe ing gaya output maksimum 2500 kelompok unik saka paramèter model ing ndhuwur ditampilake ing plot tornado.Grafik kasebut nuduhake korélasi pangkat sawetara indikator.Cetha yen \(V_{in}\) iku siji-sijine paramèter sing duwé korélasi positif, lan \(l_0\) minangka paramèter sing duwé korélasi negatif paling dhuwur.Efek saka macem-macem parameter ing macem-macem kombinasi ing kekuatan otot puncak ditampilake ing (b, c).\(K_x\) kisaran saka 400 kanggo 800 N / m lan n kisaran saka 4 kanggo 24. Tegangan (\(V_{in}\)) diganti saka 4V kanggo 10V, dawa kabel (\(l_{0 } \)) diganti saka 40 kanggo 100 mm, lan amba buntut (\) \ ed (\) \ ed (\) \ ed.
Ing anjir.6a nuduhake plot tornado saka macem-macem koefisien korélasi kanggo saben parameter karo syarat desain gaya drive puncak.Saka anjir.6a bisa dideleng manawa paramèter voltase (\(V_{in}\)) langsung ana hubungane karo gaya output maksimum, lan koefisien transfer panas konvektif (\(h_T\)), sudut nyala (\ (\alpha\)), konstanta spring pamindahan (\(K_x\)) hubungane negatif karo gaya output lan dawane kabel awal (\) a (l) saka cabang lan nomer awal SMA korélasi kuwalik kuwat Ing cilik saka korélasi langsung Ing cilik saka nilai sing luwih dhuwur saka koefisien korélasi voltase (\ (V_ {ing} \)) nuduhake yen parameter iki duwe efek paling ing output daya.Analisis liyane sing padha ngukur gaya puncak kanthi ngevaluasi efek paramèter sing beda ing kombinasi sing beda saka rong spasi komputasi, kaya sing dituduhake ing Fig. 6b, c.\(V_{in}\) lan \(l_0\), \(\alpha\) lan \(l_0\) nduweni pola sing padha, lan grafik kasebut nuduhake yen \(V_{in}\) lan \(\alpha\ ) lan \(\alpha\) duwe pola sing padha.Nilai sing luwih cilik saka \(l_0\) nyebabake pasukan puncak sing luwih dhuwur.Rong plot liyane cocog karo Gambar 6a, ing ngendi n lan \ (K_x \) duwe hubungan negatif lan \ (V_{in} \) duwe hubungan positif.Analisis iki mbantu kanggo netepake lan nyetel paramèter pengaruh sing pasukan output, stroke lan efisiensi sistem drive bisa dicocogake kanggo syarat lan aplikasi.
Karya riset saiki ngenalake lan nyelidiki drive hirarkis kanthi tingkat N.Ing hirarki loro-tingkat, minangka ditampilake ing Fig.. 7a, ngendi tinimbang saben kabel SMA saka aktuator tingkat pisanan, wis noto bimodal, minangka ditampilake ing anjir.9e.Ing anjir.7c nuduhake carane kabel SMA diliwati ing lengen sing bisa dipindhah (lengen tambahan) sing mung obah ing arah longitudinal.Nanging, lengen sing bisa dipindhah utama terus obah kanthi cara sing padha karo lengen sing bisa dipindhah saka aktuator multi-tataran tahap 1.Biasane, drive N-tataran digawe kanthi ngganti kabel SMA tataran \(N-1\) karo drive tataran kapisan.Akibaté, saben cabang niru drive tahap pisanan, kajaba cabang sing nyekel kabel kasebut.Kanthi cara iki, struktur nested bisa dibentuk sing nggawe pasukan sing kaping pirang-pirang luwih gedhe tinimbang pasukan drive utama.Ing panliten iki, kanggo saben level, total dawa kabel SMA efektif 1 m dianggep, kaya sing ditampilake ing format tabel ing Fig. 7d.Arus liwat saben kabel ing saben desain unimodal lan asil prestress lan voltase ing saben segmen kabel SMA padha ing saben tingkat.Miturut model analitis kita, pasukan output ana hubungane positif karo level, dene pamindahan kasebut ana hubungane negatif.Ing wektu sing padha, ana trade-off antarane pamindahan lan kekuatan otot.Kaya sing katon ing anjir.7b, nalika pasukan maksimum digayuh ing jumlah paling gedhé saka lapisan, pamindahan paling gedhe diamati ing lapisan paling.Nalika tingkat hirarki disetel kanggo \ (N = 5 \), kekuatan otot puncak 2,58 kN ditemokake karo 2 stroke diamati \(\upmu\)m.Ing tangan liyane, drive tahap pisanan ngasilake gaya 150 N ing stroke 277 \(\upmu\)m.Aktuator multi-tingkat bisa niru otot biologis sing nyata, ing ngendi otot buatan adhedhasar paduan memori wangun bisa ngasilake pasukan sing luwih dhuwur kanthi gerakan sing tepat lan luwih apik.Watesan desain miniatur iki yaiku nalika hierarki mundhak, gerakane saya suda lan kerumitan proses manufaktur drive mundhak.
(a) A loro-tataran (\ (N = 2 \)) dilapisi wangun memori alloy sistem aktuator linear ditampilake ing konfigurasi bimodal.Model sing diusulake digayuh kanthi ngganti kabel SMA ing aktuator lapisan tahap pertama karo aktuator lapisan siji tahap liyane.(c) Konfigurasi deformed saka aktuator multilayer tahap kapindho.(b) Distribusi pasukan lan pamindahan gumantung saka jumlah tingkat diterangake.Wis ditemokake manawa gaya puncak aktuator ana hubungane positif karo tingkat skala ing grafik, dene stroke kasebut ana hubungane negatif karo tingkat skala.Saiki lan pra-voltase ing saben kabel tetep konstan ing kabeh tingkat.(d) Tabel nuduhake jumlah tap lan dawa kabel SMA (serat) ing saben tingkat.Karakteristik kabel kasebut dituduhake kanthi indeks 1, lan jumlah cabang sekunder (siji sing disambungake menyang sikil utama) dituduhake kanthi nomer paling gedhe ing subskrip.Contone, ing tingkat 5, \ (n_1 \) nuduhake jumlah kabel SMA sing ana ing saben struktur bimodal, lan \ (n_5 \) nuduhake jumlah sikil tambahan (siji sing disambungake menyang sikil utama).
Macem-macem cara wis diusulake dening akeh peneliti kanggo modhèl prilaku SMA kanthi memori wangun, sing gumantung marang sifat termomekanik sing diiringi owah-owahan makroskopik ing struktur kristal sing ana gandhengane karo transisi fase.Formulasi metode konstitutif pancen kompleks.Model fenomenologis sing paling umum digunakake diusulake dening Tanaka28 lan akeh digunakake ing aplikasi teknik.Model fenomenologis sing diajokake dening Tanaka [28] nganggep yen fraksi volume martensit minangka fungsi eksponensial saka suhu lan stres.Banjur, Liang lan Rogers29 lan Brinson30 ngusulake model sing dinamika transisi fase dianggep minangka fungsi kosinus voltase lan suhu, kanthi modifikasi tipis ing model kasebut.Becker lan Brinson ngusulake model kinetik adhedhasar diagram fase kanggo model prilaku bahan SMA ing kondisi loading sewenang-wenang uga transisi sebagean.Banerjee32 nggunakake metode dinamika diagram fase Bekker lan Brinson31 kanggo simulasi manipulator kebebasan siji derajat sing dikembangake dening Elahinia lan Ahmadian33.Cara kinetik adhedhasar diagram fase, sing nganggep owah-owahan nonmonotonic ing voltase kanthi suhu, angel dileksanakake ing aplikasi teknik.Elakhinia lan Ahmadian narik kawigatosan marang kekurangan model fenomenologis sing ana lan ngusulake model fenomenologis lengkap kanggo nganalisa lan nemtokake prilaku memori ing kahanan loading sing rumit.
Model struktural kabel SMA menehi tegangan (\(\sigma\)), regangan (\(\epsilon\)), suhu (T), lan fraksi volume martensit (\(\xi\)) saka kabel SMA.Model konstitutif fenomenologis pisanan diusulake dening Tanaka28 lan banjur diadopsi dening Liang29 lan Brinson30.Turunan saka persamaan kasebut nduweni wujud:
ing ngendi E minangka modulus SMA Young gumantung fase sing dipikolehi nggunakake \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) lan \(E_A\) lan \(E_M\) sing makili modulus Young yaiku fase austenitik lan martensitik, lan koefisien ekspansi termal diwakili dening \(\\theta).Faktor kontribusi transisi phase punika \ (\ Omega = -E \ epsilon _L \) lan \ (\ epsilon _L \) punika galur mbalekake maksimum ing kabel SMA.
Persamaan dinamika fase bertepatan karo fungsi kosinus sing dikembangake dening Liang29 lan banjur diadopsi dening Brinson30 tinimbang fungsi eksponensial sing diusulake dening Tanaka28.Model transisi fase minangka tambahan saka model sing diusulake dening Elakhinia lan Ahmadian34 lan diowahi adhedhasar kondisi transisi fase sing diwenehake dening Liang29 lan Brinson30.Kondisi sing digunakake kanggo model transisi fase iki sah miturut beban termomekanik sing kompleks.Ing saben wayahe wektu, nilai fraksi volume martensit diwilang nalika modeling persamaan konstitutif.
Persamaan retransformasi sing ngatur, sing dituduhake dening transformasi martensit dadi austenit ing kahanan pemanasan, kaya ing ngisor iki:
ing ngendi \(\xi\) minangka fraksi volume martensit, \(\xi _M\) yaiku fraksi volume martensit sing dipikolehi sadurunge dipanasake, \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\), \ ( \displaystyle b_A = -a_A/C_A\) lan \(C_A\) (parameter kurve, T-A\) (parameter kurve, T-A\) lan parameter kurva SMA ) - wiwitan lan pungkasan fase austenit, masing-masing, suhu.
Persamaan kontrol transformasi langsung, sing diwakili dening transformasi fase austenit dadi martensit ing kondisi pendinginan, yaiku:
ing ngendi \(\xi _A\) yaiku fraksi volume martensit sing dipikolehi sadurunge didinginkan, \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) lan \ ( C_M \) - paramèter pas kurva, T - suhu kabel SMA, lan \(M_s\) lan suhu pungkasan, \(M_s\) lan suhu awal marte, \(M_s\)
Sawise persamaan (3) lan (4) dibedakake, persamaan transformasi invers lan langsung disederhanakake dadi wangun ing ngisor iki:
Sajrone transformasi maju lan mundur \(\eta _{\sigma}\) lan \(\eta _{T}\) njupuk nilai sing beda.Persamaan dhasar sing ana gandhengane karo \(\eta _{\sigma}\) lan \(\eta _{T}\) wis diturunake lan dibahas kanthi rinci ing bagean tambahan.
Energi termal sing dibutuhake kanggo ngunggahake suhu kabel SMA asale saka efek pemanasan Joule.Energi termal sing diserap utawa dibebasake dening kabel SMA diwakili dening panas laten transformasi.Mundhut panas ing kabel SMA amarga konveksi dipeksa, lan diwenehi efek radiasi sing bisa diabaikan, persamaan keseimbangan energi panas kaya ing ngisor iki:
Where \ (m_{kabel}\) punika massa total kabel SMA, \ (c_{p}\) punika kapasitas panas tartamtu saka SMA, \ (V_ {ing} \) punika voltase Applied kanggo kabel, \ (R_ {ohm} \ ) - phase-gumantung resistance SMA, ditetepake minangka;\(R_{ohm} = (l/A_{cross})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\) ngendi \(r_M\) lan \(r_A\) minangka resistivity fase SMA ing martensit lan austenite, masing-masing, \(A_{c}\) minangka area lumahing kawat SMA, \(\Delta H alloy.Panas laten transisi kabel, T lan \ (T_ {\ infty} \) minangka suhu kabel SMA lan lingkungan, masing-masing.
Nalika kabel alloy memori wangun wis actuated, kabel compresses, nggawe pasukan ing saben cabang saka desain bimodal disebut gaya serat.Pasukan saka serat ing saben untaian saka kabel SMA bebarengan nggawe pasukan otot kanggo actuate, minangka ditampilake ing Fig. 9e.Amarga anane spring biasing, total gaya otot aktuator multilayer Nth yaiku:
Ngganti \(N = 1\) menyang persamaan (7), kekuatan otot prototipe drive bimodal tahap pertama bisa dipikolehi kaya ing ngisor iki:
ing ngendi n yaiku jumlah sikil unimodal, \ (F_m \) yaiku gaya otot sing diasilake dening drive, \​ (F_f \) yaiku kekuatan serat ing kabel SMA, \ (K_x \) yaiku kaku bias.spring, \ (\ alpha \) punika amba saka segi telu, \ (x_0 \) punika offset awal spring bias kanggo nyekeli kabel SMA ing posisi wis tensioned, lan \ (\ Delta x \) punika lelungan aktuator.
Total pamindahan utawa gerakan drive (\ (\ Delta x \)) gumantung ing voltase (\ (\ sigma \)) lan galur (\ (\ epsilon \)) ing kabel SMA saka tataran Nth, drive disetel kanggo (ndeleng Fig. bagean tambahan saka output):
Persamaan kinematik menehi hubungan antarane deformasi drive (\(\epsilon\)) lan pamindahan utawa pamindahan (\(\Delta x\)).Deformasi kabel Arb minangka fungsi saka dawa kabel Arb awal (\(l_0\)) lan dawa kabel (l) ing sembarang wektu t ing siji cabang unimodal kaya ing ngisor iki:
ngendi \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) dipikolehi kanthi nggunakake rumus kosinus ing \(\Delta\)ABB ', minangka ditampilake ing Figure 8. Kanggo drive tataran kapisan (\) \ \ D = 1, \ (N = 1) , \ (N = 1) , \ (N = 1) \(\alpha _1\) yaiku \(\alpha \) kaya sing ditampilake ing Gambar 8, kanthi mbedakake wektu saka Persamaan (11) lan ngganti nilai l, tingkat regangan bisa ditulis minangka:
ngendi \ (l_0 \) dawa dhisikan saka kabel SMA, l dawa kabel ing sembarang wektu t ing siji cabang unimodal, \ (\ epsilon \) deformasi dikembangaké ing kabel SMA, lan \ (\ alpha \) amba saka segi telu , \ (\ Delta x \) drive offset (minangka ditampilake ing Figure 8).
Kabeh n struktur siji-puncak (\(n=6\) ing tokoh iki) disambungake ing seri karo \(V_{in}\) minangka voltase input.Tahap I: Diagram skematis kabel SMA ing konfigurasi bimodal ing kondisi voltase nol Tahap II: Struktur sing dikontrol ditampilake ing ngendi kabel SMA dikompress amarga konversi kuwalik, kaya sing dituduhake ing garis abang.
Minangka bukti konsep, drive bimodal berbasis SMA dikembangake kanggo nyoba derivasi simulasi saka persamaan dhasar kanthi asil eksperimen.Model CAD saka aktuator linier bimodal ditampilake ing anjir.9a.Ing tangan liyane, ing anjir.9c nuduhake desain anyar ngajokaken kanggo sambungan prismatic rotasi nggunakake aktuator basis SMA loro-bidang karo struktur bimodal.Komponen drive digawe nggunakake manufaktur aditif ing printer 3D Ultimaker 3 Extended.Materi sing digunakake kanggo nyetak komponen 3D yaiku polikarbonat sing cocok kanggo bahan tahan panas amarga kuwat, awet lan nduweni suhu transisi kaca sing dhuwur (110-113 \(^{\circ }\) C).Kajaba iku, Dynalloy, Inc. Flexinol wangun memori kabel alloy digunakake ing nyobi, lan sifat materi cocog kanggo kabel Flexinol digunakake ing simulasi.Multiple kabel SMA disusun minangka serat saiki ing noto bimodal Otot diwenehi pasukan dhuwur diprodhuksi dening aktuator multilayer, minangka ditampilake ing Fig. 9b, d.
Minangka ditampilake ing Figure 9a, amba leukemia kawangun dening movable lengen kabel SMA disebut amba (\(\ alpha \)).Kanthi clamps terminal ditempelake ing Clamps kiwa lan tengen, kabel SMA ditahan ing amba bimodal dikarepake.Piranti spring bias sing dianakake ing konektor spring dirancang kanggo nyetel klompok ekstensi spring bias beda miturut nomer (n) serat SMA.Kajaba iku, lokasi bagean obah dirancang supaya kabel SMA kapapar lingkungan njaba kanggo cooling konveksi dipeksa.Piring ndhuwur lan ngisor perakitan sing bisa dicopot mbantu njaga kabel SMA kanthi potongan sing diekstrusi sing dirancang kanggo nyuda bobot.Kajaba iku, loro ujung kabel CMA dipasang ing terminal kiwa lan tengen, kanthi cara crimp.A plunger ditempelake ing salah siji mburi perakitan movable kanggo njaga reresik antarane piring ndhuwur lan ngisor.Plunger uga digunakake kanggo aplikasi pasukan pamblokiran kanggo sensor liwat kontak kanggo ngukur pasukan pamblokiran nalika kabel SMA diaktifake.
Struktur otot bimodal SMA disambungake kanthi listrik kanthi seri lan didhukung dening voltase pulsa input.Sajrone siklus pulsa voltase, nalika voltase ditrapake lan kabel SMA digawe panas ing ndhuwur suhu awal austenite, dawa kabel ing saben untaian dipendhet.Retraction iki ngaktifake subassembly lengen sing bisa dipindhah.Nalika voltase wis zeroed ing siklus padha, digawe panas kabel SMA digawe adhem ngisor suhu lumahing martensite, mangkono bali menyang posisi asli.Ing kahanan kaku nol, kabel SMA pisanan digawe dowo passively dening spring bias kanggo nggayuh negara martensitic detwinned.Sekrup, liwat kabel SMA, obah amarga kompresi digawe kanthi nggunakake pulsa voltase menyang kabel SMA (SPA tekan fase austenite), sing ndadékaké aktuasi tuas sing bisa dipindhah.Nalika kabel SMA ditarik maneh, spring bias nggawe gaya ngelawan dening luwih mulet spring.Nalika kaku ing voltase impuls dadi nol, kabel SMA elongates lan ngganti wangun amarga cooling konveksi dipeksa, tekan fase martensitic pindho.
Sistem aktuator linier berbasis SMA sing diusulake nduweni konfigurasi bimodal ing ngendi kabel SMA dilebokake.(a) nggambarake model CAD saka prototipe, sing nyebutake sawetara komponen lan makna kanggo prototipe, (b, d) makili prototipe eksperimen sing dikembangake35.Nalika (b) nuduhake tampilan ndhuwur prototipe karo sambungan electrical lan sumber bias lan gauges galur digunakake, (d) nuduhake tampilan perspektif saka persiyapan.(e) Diagram sistem aktuasi linear karo kabel SMA diselehake bimodally ing sembarang wektu t, nuduhake arah lan mesthi saka serat lan kekuatan otot.(c) Sambungan prismatik rotasi 2-DOF wis diusulake kanggo nggunakake aktuator basis SMA rong bidang.Minangka ditampilake, link ngirimake gerakan linear saka drive ngisor menyang lengen ndhuwur, nggawe sambungan rotasi.Ing sisih liya, gerakan pasangan prisma padha karo gerakan drive tahap pertama multilayer.
Panaliten eksperimen ditindakake ing prototipe sing ditampilake ing Gambar 9b kanggo ngevaluasi kinerja drive bimodal adhedhasar SMA.Minangka ditampilake ing Figure 10a, persiyapan eksperimen kasusun saka sumber daya DC programmable kanggo sumber voltase input kanggo kabel SMA.Kaya sing dituduhake ing anjir.10b, piezoelektrik strain gauge (PACEline CFT/5kN) digunakake kanggo ngukur gaya pamblokiran nggunakake Graphtec GL-2000 data logger.Data kasebut dicathet dening host kanggo sinau luwih lanjut.Pengukur tegangan lan amplifier pangisian daya mbutuhake sumber daya sing tetep kanggo ngasilake sinyal voltase.Sinyal sing cocog diowahi dadi output daya miturut sensitivitas sensor gaya piezoelektrik lan paramèter liyane kaya sing diterangake ing Tabel 2. Nalika pulsa voltase ditrapake, suhu kabel SMA mundhak, nyebabake kabel SMA kompres, sing nyebabake aktuator ngasilake gaya.Asil eksperimen saka output kekuatan otot kanthi pulsa tegangan input 7 V ditampilake ing anjir.2a.
(a) Sistem aktuator linier berbasis SMA disiyapake ing eksperimen kanggo ngukur gaya sing diasilake dening aktuator.Load cell ngukur pasukan pamblokiran lan didhukung dening sumber daya 24 V DC.Tegangan voltase 7 V ditrapake ing sadawane kabel kanthi nggunakake sumber daya DC sing bisa diprogram GW Instek.Kawat SMA nyusut amarga panas, lan lengen sing bisa dipindhah ngubungi sel beban lan ngetokake pasukan sing ngalangi.Load cell disambungake menyang data logger GL-2000 lan data disimpen ing host kanggo proses luwih lanjut.(b) Diagram sing nuduhake rantai komponen persiyapan eksperimen kanggo ngukur kekuatan otot.
Wangun paduan memori sing bungah dening energi termal, supaya suhu dadi parameter penting kanggo sinau kedadean memori wangun.Eksperimental, kaya sing ditampilake ing Gambar 11a, pencitraan termal lan pangukuran suhu ditindakake ing prototipe aktuator divalerat berbasis SMA.Sumber DC programmable ditrapake voltase input menyang kabel SMA ing persiyapan eksperimen, minangka ditampilake ing Figure 11b.Owah-owahan suhu kabel SMA diukur ing wektu nyata nggunakake kamera LWIR resolusi dhuwur (FLIR A655sc).Tuan rumah nggunakake piranti lunak ResearchIR kanggo ngrekam data kanggo diproses luwih lanjut.Nalika pulsa voltase ditrapake, suhu kabel SMA mundhak, nyebabake kabel SMA nyusut.Ing anjir.Gambar 2b nuduhake asil eksperimen saka suhu kabel SMA versus wektu kanggo pulsa voltase input 7V.