გმადლობთ Nature.com-ის მონახულებისთვის.ბრაუზერის ვერსიას, რომელსაც იყენებთ, აქვს შეზღუდული CSS მხარდაჭერა.საუკეთესო გამოცდილებისთვის, გირჩევთ გამოიყენოთ განახლებული ბრაუზერი (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში).იმავდროულად, მუდმივი მხარდაჭერის უზრუნველსაყოფად, ჩვენ გამოვიყვანთ საიტს სტილის და JavaScript-ის გარეშე.
აქტუატორები გამოიყენება ყველგან და ქმნიან კონტროლირებად მოძრაობას სწორი აგზნების ძალის ან ბრუნვის გამოყენებით სხვადასხვა ოპერაციების შესასრულებლად წარმოებასა და სამრეწველო ავტომატიზაციაში.უფრო სწრაფი, პატარა და ეფექტური დისკების საჭიროება იწვევს ინოვაციას დისკის დიზაინში.Shape Memory Alloy (SMA) დისკები გვთავაზობენ უამრავ უპირატესობას ჩვეულებრივ დისკებთან შედარებით, მათ შორის სიმძლავრის და წონის მაღალი თანაფარდობის ჩათვლით.ამ დისერტაციაში შემუშავდა SMA-ზე დაფუძნებული ორი ბუმბულიანი აქტივატორი, რომელიც აერთიანებს ბიოლოგიური სისტემების ბუმბულის კუნთების უპირატესობას და SMA-ების უნიკალურ თვისებებს.ეს კვლევა იკვლევს და აფართოებს წინა SMA აქტივატორებს ახალი აქტივატორის მათემატიკური მოდელის შემუშავებით ბიმოდალური SMA მავთულის განლაგების საფუძველზე და ექსპერიმენტულად ტესტირებით.SMA-ზე დაფუძნებულ ცნობილ დისკებთან შედარებით, ახალი დისკის მოქმედების ძალა მინიმუმ 5-ჯერ მეტია (150 N-მდე).შესაბამისი წონის დაკლება არის დაახლოებით 67%.მათემატიკური მოდელების სენსიტიურობის ანალიზის შედეგები სასარგებლოა დიზაინის პარამეტრების დასარეგულირებლად და ძირითადი პარამეტრების გასაგებად.ეს კვლევა შემდგომში წარმოგიდგენთ მრავალ დონის N-ე საფეხურის დისკს, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას დინამიკის შემდგომი გასაუმჯობესებლად.SMA-ზე დაფუძნებული დიპვალერატი კუნთების აქტივატორებს აქვთ აპლიკაციების ფართო სპექტრი, შენობების ავტომატიზაციიდან წამლის ზუსტი მიწოდების სისტემებამდე.
ბიოლოგიურ სისტემებს, როგორიცაა ძუძუმწოვრების კუნთოვანი სტრუქტურები, შეუძლიათ გაააქტიურონ მრავალი დახვეწილი აქტივატორი1.ძუძუმწოვრებს აქვთ კუნთების სხვადასხვა სტრუქტურა, თითოეული ემსახურება კონკრეტულ მიზანს.თუმცა, ძუძუმწოვრების კუნთოვანი ქსოვილის სტრუქტურის დიდი ნაწილი შეიძლება დაიყოს ორ ფართო კატეგორიად.პარალელური და პენატი.ბარძაყებსა და სხვა მოქნილებში, როგორც სახელიდან ჩანს, პარალელურ კუნთს აქვს კუნთოვანი ბოჭკოები ცენტრალური მყესის პარალელურად.კუნთოვანი ბოჭკოების ჯაჭვი გაფორმებულია და ფუნქციურად დაკავშირებულია მათ გარშემო არსებული შემაერთებელი ქსოვილით.მიუხედავად იმისა, რომ ამბობენ, რომ ამ კუნთებს აქვთ დიდი ექსკურსია (პროცენტული შემცირება), მათი საერთო კუნთების ძალა ძალიან შეზღუდულია.ამის საპირისპიროდ, ტრიცეფსის ხბოს კუნთში2 (გვერდითი გასტროკნემიუსი (GL)3, მედიალური გასტროკნემიუსი (GM)4 და სოლეუსი (SOL)) და ბარძაყის გაჭიმვა (კვადრიცეფსი) თითოეულ კუნთში გვხვდება 5,6 პენატი კუნთოვანი ქსოვილი7.ფრჩხილისებრ სტრუქტურაში, ორმხრივი კუნთის კუნთოვანი ბოჭკოები წარმოდგენილია ცენტრალური მყესის ორივე მხარეს ირიბი კუთხით (pinnate კუთხეები).Pennate მომდინარეობს ლათინური სიტყვიდან "penna", რაც ნიშნავს "კალამი" და, როგორც ნაჩვენებია ნახ.1 აქვს ბუმბულის მსგავსი გარეგნობა.პენატის კუნთების ბოჭკოები უფრო მოკლეა და დახრილი კუნთის გრძივი ღერძის მიმართ.ფრჩხილოვანი სტრუქტურის გამო, ამ კუნთების საერთო მობილურობა მცირდება, რაც იწვევს შემცირების პროცესის განივი და გრძივი კომპონენტები.მეორეს მხრივ, ამ კუნთების გააქტიურება იწვევს კუნთების საერთო სიძლიერეს, ფიზიოლოგიური კვეთის ფართობის გაზომვის გზით.მაშასადამე, მოცემული განივი ზონისთვის, ღეროს კუნთები უფრო ძლიერი იქნება და გამოიმუშავებს უფრო მაღალ ძალებს, ვიდრე კუნთები პარალელური ბოჭკოებით.ცალკეული ბოჭკოების მიერ წარმოქმნილი ძალები წარმოქმნის კუნთების ძალებს მაკროსკოპულ დონეზე ამ კუნთოვან ქსოვილში.გარდა ამისა, მას აქვს ისეთი უნიკალური თვისებები, როგორიცაა სწრაფი შეკუმშვა, დაცვა დაჭიმვის დაზიანებისგან, ბალიშის დაცვა.ის გარდაქმნის ბოჭკოების შეყვანასა და კუნთების სიმძლავრის გამომუშავებას შორის ურთიერთობას ბოჭკოების განლაგების უნიკალური მახასიათებლებისა და გეომეტრიული სირთულის გამოყენებით, რომელიც დაკავშირებულია კუნთების მოქმედების ხაზებთან.
ნაჩვენებია SMA-ზე დაფუძნებული აქტუატორის დიზაინის სქემატური დიაგრამები ბიმოდალურ კუნთოვან არქიტექტურასთან მიმართებაში, მაგალითად (a), რომელიც წარმოადგენს ტაქტილური ძალის ურთიერთქმედებას, რომლის დროსაც SMA მავთულებით მოქმედი ხელის ფორმის მოწყობილობა დამონტაჟებულია ორბორბლიან ავტონომიურ მობილურ რობოტზე9,10., (ბ) რობოტული ორბიტალური პროთეზი ანტაგონისტურად განთავსებული SMA ზამბარით დატვირთული ორბიტალური პროთეზით.პროთეზის თვალის პოზიცია კონტროლდება თვალის თვალის კუნთის სიგნალით11, (c) SMA აქტივატორები იდეალურია წყალქვეშა გამოყენებისთვის მათი მაღალი სიხშირის რეაქციისა და დაბალი გამტარობის გამო.ამ კონფიგურაციაში, SMA აქტივატორები გამოიყენება ტალღის მოძრაობის შესაქმნელად თევზის მოძრაობის სიმულაციური გზით, (დ) SMA აქტივატორები გამოიყენება მიკრო მილების ინსპექტირების რობოტის შესაქმნელად, რომელსაც შეუძლია გამოიყენოს დიუმიანი ჭიის მოძრაობის პრინციპი, რომელიც კონტროლდება SMA მავთულის მოძრაობით მე-10 არხის შიგნით, (ე) აჩვენებს კუნთების ბოჭკოების შეკუმშვის მიმართულებას და აჩვენებს SMA-ს კუნთების ბოჭკოების შეკუმშვის მიმართულებას ბერები პენატის კუნთის სტრუქტურაში.
აქტუატორები გახდა მექანიკური სისტემების მნიშვნელოვანი ნაწილი მათი გამოყენების ფართო სპექტრის გამო.ამიტომ, უფრო მცირე, უფრო სწრაფი და ეფექტური დისკების საჭიროება კრიტიკული ხდება.მიუხედავად მათი უპირატესობებისა, ტრადიციული დისკები ძვირი და შრომატევადი შენახვაა.ჰიდრავლიკური და პნევმატური აქტივატორები რთული და ძვირია და ექვემდებარება ცვეთას, შეზეთვის პრობლემებს და კომპონენტების უკმარისობას.მოთხოვნის საპასუხოდ, აქცენტი კეთდება ჭკვიან მასალებზე დაფუძნებული ხარჯთეფექტური, ზომის ოპტიმიზებული და მოწინავე აქტივატორების შემუშავებაზე.მიმდინარე კვლევა ეძებს ფორმის მეხსიერების შენადნობის (SMA) ფენიანი აქტივატორებს ამ საჭიროების დასაკმაყოფილებლად.იერარქიული აქტივატორები უნიკალურია იმით, რომ ისინი აერთიანებენ ბევრ დისკრეტულ ამძრავებს გეომეტრიულად რთულ მაკრო მასშტაბის ქვესისტემებში, რათა უზრუნველყონ გაზრდილი და გაფართოებული ფუნქციონირება.ამასთან დაკავშირებით, ზემოთ აღწერილი ადამიანის კუნთოვანი ქსოვილი იძლევა ასეთი მრავალშრიანი გააქტიურების შესანიშნავ მრავალშრიან მაგალითს.მიმდინარე კვლევა აღწერს მრავალ დონის SMA დისკს რამდენიმე ინდივიდუალური წამყვანი ელემენტით (SMA მავთულები), რომლებიც შეესაბამება ბოჭკოვან ორიენტაციას ბიმოდალურ კუნთებში, რაც აუმჯობესებს დისკის მთლიან მუშაობას.
აქტივატორის მთავარი დანიშნულებაა მექანიკური სიმძლავრის გამომუშავება, როგორიცაა ძალა და გადაადგილება ელექტრული ენერგიის გარდაქმნით.ფორმის მეხსიერების შენადნობები არის "ჭკვიანი" მასალების კლასი, რომელსაც შეუძლია აღადგინოს ფორმა მაღალ ტემპერატურაზე.მაღალი დატვირთვის პირობებში, SMA მავთულის ტემპერატურის მატება იწვევს ფორმის აღდგენას, რაც იწვევს აქტივაციის ენერგიის უფრო მაღალ სიმკვრივეს სხვადასხვა პირდაპირ დაკავშირებულ ჭკვიან მასალებთან შედარებით.ამავდროულად, მექანიკური დატვირთვის ქვეშ, SMAs ხდება მყიფე.გარკვეულ პირობებში, ციკლურ დატვირთვას შეუძლია შთანთქას და გაათავისუფლოს მექანიკური ენერგია, გამოავლინოს შექცევადი ისტერიული ფორმის ცვლილებები.ეს უნიკალური თვისებები ხდის SMA-ს იდეალურს სენსორებისთვის, ვიბრაციის ამორტიზაციისთვის და განსაკუთრებით აქტუატორებისთვის12.ამის გათვალისწინებით, ბევრი კვლევა ჩატარდა SMA-ზე დაფუძნებულ დისკებზე.უნდა აღინიშნოს, რომ SMA-ზე დაფუძნებული აქტივატორები შექმნილია მთარგმნელობითი და მბრუნავი მოძრაობის უზრუნველსაყოფად სხვადასხვა აპლიკაციისთვის13,14,15.მიუხედავად იმისა, რომ შემუშავებულია ზოგიერთი მბრუნავი ამძრავი, მკვლევარები განსაკუთრებით დაინტერესებულნი არიან ხაზოვანი ამძრავებით.ეს ხაზოვანი ამძრავები შეიძლება დაიყოს სამ ტიპად: ერთგანზომილებიანი, გადაადგილების და დიფერენციალური აქტივატორები 16 .თავდაპირველად, ჰიბრიდული დისკები შეიქმნა SMA-სთან და სხვა ჩვეულებრივ დისკებთან ერთად.SMA-ზე დაფუძნებული ჰიბრიდული ხაზოვანი აქტივატორის ერთ-ერთი ასეთი მაგალითია SMA მავთულის გამოყენება DC ძრავით, რათა უზრუნველყოს გამომავალი ძალა დაახლოებით 100 N და მნიშვნელოვანი გადაადგილება17.
ერთ-ერთი პირველი განვითარება მთლიანად SMA-ზე დაფუძნებულ დისკებში იყო SMA პარალელური დრაივი.მრავალი SMA მავთულის გამოყენებით, SMA-ზე დაფუძნებული პარალელური დისკი შექმნილია დისკის სიმძლავრის გაზრდის მიზნით ყველა SMA18 მავთულის პარალელურად განთავსებით.აქტივატორების პარალელური შეერთება არა მხოლოდ მოითხოვს მეტ ენერგიას, არამედ ზღუდავს ერთი მავთულის გამომავალ სიმძლავრეს.SMA-ზე დაფუძნებული აქტივატორების კიდევ ერთი მინუსი არის შეზღუდული მგზავრობა, რომლის მიღწევაც მათ შეუძლიათ.ამ პრობლემის გადასაჭრელად შეიქმნა SMA საკაბელო სხივი, რომელიც შეიცავს გადახრილ მოქნილ სხივს, რათა გაზარდოს გადაადგილება და მიაღწიოს წრფივ მოძრაობას, მაგრამ არ წარმოქმნის უფრო მაღალ ძალებს19.რბილი დეფორმირებადი სტრუქტურები და ქსოვილები რობოტებისთვის, რომლებიც დაფუძნებულია ფორმის მეხსიერების შენადნობებზე, შემუშავებულია ძირითადად ზემოქმედების გაძლიერებისთვის20,21,22.აპლიკაციებისთვის, სადაც საჭიროა მაღალი სიჩქარე, დაფიქსირდა კომპაქტური ძრავიანი ტუმბოების გამოყენება, რომლებიც იყენებენ თხელი ფირის SMA-ებს მიკროტუმბოზე მომუშავე აპლიკაციებისთვის23.თხელი ფილმის SMA მემბრანის ამოძრავების სიხშირე წამყვანი ფაქტორია მძღოლის სიჩქარის კონტროლისთვის.ამიტომ, SMA ხაზოვან ძრავებს აქვთ უკეთესი დინამიური რეაქცია, ვიდრე SMA ზამბარის ან ღეროების ძრავებს.რბილი რობოტიკა და დაჭერის ტექნოლოგია არის ორი სხვა პროგრამა, რომელიც იყენებს SMA-ზე დაფუძნებულ ამძრავებს.მაგალითად, 25 N სივრცის დამჭერში გამოყენებული სტანდარტული ამძრავის ჩასანაცვლებლად, შეიქმნა ფორმის მეხსიერების შენადნობის პარალელური ამძრავი 24.სხვა შემთხვევაში, SMA რბილი ამძრავი დამზადდა მავთულის საფუძველზე ჩაშენებული მატრიცით, რომელსაც შეუძლია გამოიმუშაოს მაქსიმალური გამწევი ძალა 30 ნ. მათი მექანიკური თვისებების გამო, SMA ასევე გამოიყენება ბიოლოგიურ ფენომენებს მიბაძვის ამძრავების წარმოებისთვის.ერთ-ერთი ასეთი განვითარება მოიცავს 12 უჯრედიან რობოტს, რომელიც წარმოადგენს მიწის ჭიის მსგავსი ორგანიზმის ბიომიმეტიკას SMA-ით, რათა წარმოქმნას სინუსოიდური მოძრაობა ცეცხლისკენ26,27.
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, არსებობს მაქსიმალური ძალის შეზღუდვა, რომელიც შეიძლება მიღებულ იქნეს არსებული SMA-ზე დაფუძნებული აქტივატორებისგან.ამ საკითხის გადასაჭრელად, ეს კვლევა წარმოგიდგენთ ბიომიმეტური ბიმოდალური კუნთების სტრუქტურას.ამოძრავებს ფორმის მეხსიერების შენადნობის მავთული.ის უზრუნველყოფს კლასიფიკაციის სისტემას, რომელიც მოიცავს რამდენიმე ფორმის მეხსიერების შენადნობის მავთულს.დღემდე, ლიტერატურაში არ არის მოხსენებული მსგავსი არქიტექტურის მქონე SMA-ზე დაფუძნებული აქტივატორები.SMA-ზე დაფუძნებული ეს უნიკალური და ახალი სისტემა შეიქმნა SMA-ს ქცევის შესასწავლად ბიმოდალური კუნთების გასწორების დროს.არსებულ SMA-ზე დაფუძნებულ აქტუატორებთან შედარებით, ამ კვლევის მიზანი იყო ბიომიმეტური დიპვალერატიული აქტივატორის შექმნა, რათა წარმოქმნილიყო მნიშვნელოვნად მაღალი ძალები მცირე მოცულობით.ჩვეულებრივი სტეპერ ძრავით ამოძრავებულ დისკებთან შედარებით, რომლებიც გამოიყენება HVAC შენობების ავტომატიზაციისა და კონტროლის სისტემებში, შემოთავაზებული SMA-ზე დაფუძნებული ბიმოდალური დისკის დიზაინი ამცირებს ამძრავის მექანიზმის წონას 67%-ით.შემდეგში, ტერმინები "კუნთი" და "წამყვანი" გამოიყენება ურთიერთშენაცვლებით.ეს კვლევა იკვლევს ასეთი დისკის მულტიფიზიკურ სიმულაციას.ასეთი სისტემების მექანიკური ქცევა შესწავლილია ექსპერიმენტული და ანალიტიკური მეთოდებით.ძალისა და ტემპერატურის განაწილება შემდგომში იქნა გამოკვლეული შეყვანის ძაბვაზე 7 ვ. შემდგომში ჩატარდა პარამეტრული ანალიზი ძირითადი პარამეტრებისა და გამომავალი ძალას შორის კავშირის უკეთ გასაგებად.საბოლოოდ, იერარქიული აქტივატორები იქნა გათვალისწინებული და იერარქიული დონის ეფექტები იქნა შემოთავაზებული, როგორც პოტენციური სამომავლო არეალი არამაგნიტური აქტივატორებისთვის პროთეზის გამოყენებისთვის.ზემოაღნიშნული კვლევების შედეგების მიხედვით, ერთსაფეხურიანი არქიტექტურის გამოყენება წარმოქმნის ძალებს მინიმუმ ოთხიდან ხუთჯერ უფრო მაღალი ვიდრე მოხსენებული SMA-ზე დაფუძნებული აქტივატორები.გარდა ამისა, იგივე მამოძრავებელი ძალა, რომელიც წარმოიქმნება მრავალ დონის მრავალ დონის დისკზე, ათჯერ აღემატება ჩვეულებრივ SMA-ზე დაფუძნებულ დისკებს.შემდეგ კვლევა აცნობებს ძირითად პარამეტრებს სხვადასხვა დიზაინსა და შეყვანის ცვლადებს შორის მგრძნობელობის ანალიზის გამოყენებით.SMA მავთულის საწყისი სიგრძე (\(l_0\)), ფრჩხილის კუთხე (\(\alpha\)) და ცალ ძაფების რაოდენობა (n) თითოეულ ცალკეულ ჯაჭვში ძლიერ უარყოფით გავლენას ახდენს მამოძრავებელი ძალის სიდიდეზე.სიძლიერე, ხოლო შეყვანის ძაბვა (ენერგია) დადებითად კორელირებული აღმოჩნდა.
SMA მავთული ავლენს ფორმის მეხსიერების ეფექტს (SME), რომელიც ჩანს ნიკელ-ტიტანის (Ni-Ti) შენადნობების ოჯახში.როგორც წესი, SMAs ავლენს ორ ტემპერატურაზე დამოკიდებულ ფაზას: დაბალი ტემპერატურის ფაზა და მაღალი ტემპერატურის ფაზა.ორივე ფაზას აქვს უნიკალური თვისებები სხვადასხვა კრისტალური სტრუქტურების არსებობის გამო.ტრანსფორმაციის ტემპერატურაზე ზევით არსებული აუსტენიტის ფაზაში (მაღალი ტემპერატურის ფაზა), მასალა ავლენს მაღალ სიმტკიცეს და ცუდად დეფორმირებულია დატვირთვის დროს.შენადნობი იქცევა უჟანგავი ფოლადივით, ამიტომ მას შეუძლია გაუძლოს უფრო მაღალ ამოქმედებულ წნევას.Ni-Ti შენადნობების ამ თვისებით სარგებლობით, SMA მავთულები დახრილია, რათა შექმნან აქტივატორი.შემუშავებულია შესაბამისი ანალიტიკური მოდელები SMA-ს თერმული ქცევის ფუნდამენტური მექანიკის გასაგებად სხვადასხვა პარამეტრების და სხვადასხვა გეომეტრიის გავლენის ქვეშ.კარგი შეთანხმება იქნა მიღებული ექსპერიმენტულ და ანალიტიკურ შედეგებს შორის.
ექსპერიმენტული კვლევა ჩატარდა პროტოტიპზე, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 9a-ზე, რათა შეფასდეს ბიმოდალური დისკის ეფექტურობა SMA-ზე დაფუძნებული.ამ თვისებიდან ორი, მამოძრავებელი ძალა (კუნთების ძალა) და SMA მავთულის ტემპერატურა (SMA ტემპერატურა), გაზომილი იქნა ექსპერიმენტულად.როდესაც ძაბვის სხვაობა იზრდება დისკის მავთულის მთელ სიგრძეზე, მავთულის ტემპერატურა იზრდება ჯოულის გათბობის ეფექტის გამო.შეყვანის ძაბვა გამოყენებული იყო ორ 10 წამიან ციკლში (წითელი წერტილების სახით ნაჩვენებია 2a, b) თითოეულ ციკლს შორის 15 წამის გაგრილების პერიოდით.ბლოკირების ძალა გაზომილი იყო პიეზოელექტრული დაძაბვის ლიანდაგის გამოყენებით და SMA მავთულის ტემპერატურის განაწილების მონიტორინგი განხორციელდა რეალურ დროში სამეცნიერო ხარისხის მაღალი რეზოლუციის LWIR კამერის გამოყენებით (იხ. გამოყენებული აღჭურვილობის მახასიათებლები ცხრილში 2).გვიჩვენებს, რომ მაღალი ძაბვის ფაზაში მავთულის ტემპერატურა მონოტონურად იზრდება, მაგრამ როდესაც დენი არ მიედინება, მავთულის ტემპერატურა აგრძელებს ვარდნას.მიმდინარე ექსპერიმენტულ პარამეტრში, SMA მავთულის ტემპერატურა დაეცა გაგრილების ფაზაში, მაგრამ ის მაინც აღემატებოდა გარემოს ტემპერატურას.ნახ.2e გვიჩვენებს ტემპერატურის სურათს SMA მავთულზე, რომელიც აღებულია LWIR კამერიდან.მეორეს მხრივ, ნახ.2a გვიჩვენებს ბლოკირების ძალას, რომელიც წარმოიქმნება წამყვანი სისტემის მიერ.როდესაც კუნთების ძალა აჭარბებს ზამბარის აღდგენის ძალას, მოძრავი მკლავი, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 9a, იწყებს მოძრაობას.გააქტიურების დაწყებისთანავე, მოძრავი მკლავი შედის კონტაქტში სენსორთან, ქმნის სხეულის ძალას, როგორც ნაჩვენებია ნახ.2c, d.როდესაც მაქსიმალური ტემპერატურა ახლოსაა \(84\,^{\circ}\hbox {C}\), მაქსიმალური დაკვირვებული ძალა არის 105 N.
გრაფიკი აჩვენებს SMA მავთულის ტემპერატურის ექსპერიმენტულ შედეგებს და ძალას, რომელიც წარმოიქმნება SMA-ზე დაფუძნებული ბიმოდალური აქტივატორის მიერ ორი ციკლის განმავლობაში.შეყვანის ძაბვა გამოიყენება ორ 10 წამიან ციკლში (წითელი წერტილების სახით) თითოეულ ციკლს შორის 15 წამის გაგრილების პერიოდით.ექსპერიმენტებისთვის გამოყენებული SMA მავთული იყო 0,51 მმ დიამეტრის Flexinol მავთული Dynalloy, Inc.-ისგან. (a) გრაფიკი გვიჩვენებს ექსპერიმენტულ ძალას, რომელიც მიიღება ორ ციკლზე, (c, d) გვიჩვენებს PACEline CFT/5kN პიეზოელექტრული ძალის გადამყვანის ორ დამოუკიდებელ მაგალითს (b) აჩვენებს ტემპერატურულ სურათს SMA მავთულიდან FLIR ResearchIR პროგრამული უზრუნველყოფის LWIR კამერის გამოყენებით.ექსპერიმენტებში გათვალისწინებული გეომეტრიული პარამეტრები მოცემულია ცხრილში.ერთი.
მათემატიკური მოდელის სიმულაციის შედეგები და ექსპერიმენტული შედეგები შედარებულია 7 ვ შეყვანის ძაბვის პირობებში, როგორც ნაჩვენებია ნახ.5-ზე.პარამეტრული ანალიზის შედეგების მიხედვით და SMA მავთულის გადახურების შესაძლებლობის თავიდან აცილების მიზნით, 11,2 ვტ სიმძლავრე მიეწოდება აქტივატორს.პროგრამირებადი მუდმივი დენის წყარო გამოიყენებოდა 7 ვ-ის მიწოდებისთვის, როგორც შეყვანის ძაბვა, ხოლო დენი 1.6A იყო გაზომილი მავთულზე.ძრავის მიერ წარმოქმნილი ძალა და SDR-ის ტემპერატურა იზრდება დენის გამოყენებისას.შეყვანის ძაბვით 7 ვ, სიმულაციის შედეგებიდან და პირველი ციკლის ექსპერიმენტული შედეგებით მიღებული მაქსიმალური გამომავალი ძალა არის შესაბამისად 78 N და 96 N.მეორე ციკლში სიმულაციის და ექსპერიმენტული შედეგების მაქსიმალური გამომავალი ძალა იყო შესაბამისად 150 N და 105 N.შეუსაბამობა ოკლუზიური ძალის გაზომვებსა და ექსპერიმენტულ მონაცემებს შორის შეიძლება გამოწვეული იყოს ოკლუზიური ძალის გაზომვის მეთოდით.ექსპერიმენტული შედეგები ნაჩვენებია ნახ.5a შეესაბამება ჩამკეტი ძალის გაზომვას, რომელიც თავის მხრივ გაზომილი იყო, როდესაც წამყვანი ლილვი კონტაქტში იყო PACEline CFT/5kN პიეზოელექტრული ძალის გადამყვანთან, როგორც ნაჩვენებია ნახ.2 წმ.ამიტომ, როდესაც წამყვანი ლილვი არ არის კონტაქტში ძალის სენსორთან გაგრილების ზონის დასაწყისში, ძალა მაშინვე ხდება ნულოვანი, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 2d.გარდა ამისა, სხვა პარამეტრები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ძალის ფორმირებაზე შემდგომ ციკლებში, არის გაგრილების დროის მნიშვნელობები და კონვექციური სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი წინა ციკლში.ნახ.2b, ჩანს, რომ 15 წამის გაგრილების პერიოდის შემდეგ, SMA მავთულმა ვერ მიაღწია ოთახის ტემპერატურას და, შესაბამისად, ჰქონდა უფრო მაღალი საწყისი ტემპერატურა (\(40\,^{\circ }\hbox {C}\)) მართვის მეორე ციკლში პირველ ციკლთან შედარებით (\(25\, ^{\circ}\hbox {C}\)).ამრიგად, პირველ ციკლთან შედარებით, SMA მავთულის ტემპერატურა მეორე გათბობის ციკლის დროს აღწევს საწყის ოსტენიტის ტემპერატურას (\(A_s\)) უფრო ადრე და რჩება გარდამავალ პერიოდში, რაც იწვევს სტრესს და ძალას.მეორეს მხრივ, ტემპერატურის განაწილებას გათბობისა და გაგრილების ციკლების დროს, მიღებული ექსპერიმენტებიდან და სიმულაციებით, აქვს მაღალი ხარისხობრივი მსგავსება თერმოგრაფიული ანალიზის მაგალითებთან.SMA მავთულის თერმული მონაცემების შედარებითი ანალიზი ექსპერიმენტებიდან და სიმულაციებიდან აჩვენებდა თანმიმდევრულობას გათბობისა და გაგრილების ციკლების დროს და ექსპერიმენტული მონაცემებისთვის მისაღები ტოლერანტების ფარგლებში.SMA მავთულის მაქსიმალური ტემპერატურა, რომელიც მიღებულია პირველი ციკლის სიმულაციისა და ექსპერიმენტების შედეგებით, არის \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) და \(75\,^{\circ }\hbox { C }\, შესაბამისად), ხოლო მეორე ციკლში SMA მავთულის მაქსიმალური ტემპერატურაა {3},\c \\c ^{\circ }\ hbox {C}\).ფუნდამენტურად შემუშავებული მოდელი ადასტურებს ფორმის მეხსიერების ეფექტის ეფექტს.დაღლილობისა და გადახურების როლი არ იყო გათვალისწინებული ამ მიმოხილვაში.სამომავლოდ, მოდელი გაუმჯობესდება, რათა შეიცავდეს SMA მავთულის სტრესის ისტორიას, რაც მას უფრო შესაფერისს გახდის საინჟინრო აპლიკაციებისთვის.ძრავის გამომავალი ძალა და SMA ტემპერატურული დიაგრამები, რომლებიც მიღებულია Simulink-ის ბლოკიდან, არის ექსპერიმენტული მონაცემების დასაშვები ტოლერანტობის ფარგლებში 7 ვ შეყვანის ძაბვის პულსის პირობებში. ეს ადასტურებს შემუშავებული მათემატიკური მოდელის სისწორესა და სანდოობას.
მათემატიკური მოდელი შემუშავდა MathWorks Simulink R2020b გარემოში, მეთოდების განყოფილებაში აღწერილი ძირითადი განტოლებების გამოყენებით.ნახ.3b გვიჩვენებს Simulink-ის მათემატიკის მოდელის ბლოკ დიაგრამას.მოდელი სიმულირებული იყო 7 ვ შეყვანის ძაბვის პულსისთვის, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 2a, b.სიმულაციაში გამოყენებული პარამეტრების მნიშვნელობები ჩამოთვლილია ცხრილში 1. გარდამავალი პროცესების სიმულაციის შედეგები წარმოდგენილია სურათებში 1 და 1. ნახატები 3a და 4. ნახ.4a,b გვიჩვენებს ინდუცირებულ ძაბვას SMA სადენში და ძალას, რომელიც წარმოიქმნება ამძრავის მიერ დროის მიხედვით. საპირისპირო ტრანსფორმაციის (გათბობის) დროს, როდესაც SMA მავთულის ტემპერატურა, \(T < A_s^{\prime}\) (სტრესი-მოდიფიცირებული აუსტენიტის ფაზის დაწყების ტემპერატურა), მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქციის ცვლილების სიჩქარე (\(\dot{\xi }\)) იქნება ნული. საპირისპირო ტრანსფორმაციის დროს (გათბობა), როდესაც SMA მავთულის ტემპერატურა, \(T < A_s^{\prime}\) (სტრესი-მოდიფიცირებული აუსტენიტის ფაზის დაწყების ტემპერატურა), მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქციის ცვლილების სიჩქარე (\(\dot{\ xi }\)) იქნება ნული. Во Время оратного превращения (нагрева), когда темხმატები ператора проволоки Sma, \ (t <a_s^{\ prime \)} \) ой фазы, модифициринаная наржжением), скорость зменения onъемной доли мартенсит (\ (\ dot {\ xi \ xi \ xi \)))))))))))))) საპირისპირო ტრანსფორმაციის (გათბობის) დროს, როდესაც SMA მავთულის ტემპერატურა, \(T < A_s^{\prime}\) (სტრესით მოდიფიცირებული აუსტენიტის საწყისი ტემპერატურა), მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქციის (\(\dot{\ xi }\ )) ცვლილების სიჩქარე იქნება ნული.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 При обратном превращении (нагреве) при температура проволоки СПФ \(T < A_s^{\prime}\) (ტემპერატურა зарождения аустенитной фазы с поправкой напряжение) скорость изменения объемной доли мартянсита. SMA მავთულის \(T <A_s^{\prime}\) ტემპერატურაზე საპირისპირო ტრანსფორმაციის (გათბობის) დროს (ასტენიტის ფაზის ნუკლეაციის ტემპერატურა, შესწორებული სტრესისთვის), მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქციის ცვლილების სიჩქარე (\( \dot{\ xi }\)) იქნება ნულის ტოლი.ამრიგად, სტრესის ცვლილების სიჩქარე (\(\dot{\sigma}\)) დამოკიდებული იქნება დაძაბულობის სიჩქარეზე (\(\dot{\epsilon}\)) და ტემპერატურის გრადიენტზე (\(\dot{T} \)) მხოლოდ განტოლების გამოყენებით (1).თუმცა, როდესაც SMA მავთულის ტემპერატურა იზრდება და კვეთს (\(A_s^{\prime}\)), ავსტენიტის ფაზა იწყებს ფორმირებას და (\(\dot{\xi}\)) მიიღება (3) განტოლების მოცემულ მნიშვნელობად.ამრიგად, ძაბვის (\(\dot{\sigma}\)) ცვლილების სიჩქარე ერთობლივად კონტროლდება \(\dot{\epsilon}, \dot{T}\) და \(\dot{\xi}\) ტოლი იყოს (1) ფორმულაში მოცემული.ეს ხსნის გრადიენტურ ცვლილებებს, რომლებიც შეინიშნება დროში ცვალებად სტრესისა და ძალის რუკებში გათბობის ციკლის დროს, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 4a, b.
(ა) სიმულაციის შედეგი, რომელიც გვიჩვენებს ტემპერატურის განაწილებას და სტრესით გამოწვეული შეერთების ტემპერატურას SMA-ზე დაფუძნებულ დივალერატიულ აქტივატორში.როდესაც მავთულის ტემპერატურა გაცხელების ეტაპზე კვეთს ავსტენიტის გარდამავალ ტემპერატურას, მოდიფიცირებული ავსტენიტის გარდამავალი ტემპერატურა იწყებს მატებას და ანალოგიურად, როდესაც მავთულის ღეროს ტემპერატურა კვეთს მარტენზიტის გადასვლის ტემპერატურას გაგრილების ეტაპზე, მარტენზიტური გარდამავალი ტემპერატურა მცირდება.SMA გააქტიურების პროცესის ანალიტიკური მოდელირებისთვის.(Simulink მოდელის თითოეული ქვესისტემის დეტალური სანახავად იხილეთ დამატებითი ფაილის დანართის განყოფილება.)
ანალიზის შედეგები სხვადასხვა პარამეტრის განაწილებისთვის ნაჩვენებია 7 ვ შეყვანის ძაბვის ორი ციკლისთვის (10 წამის გახურების ციკლი და 15 წამის გაგრილების ციკლი).მიუხედავად იმისა, რომ (ac) და (e) ასახავს განაწილებას დროთა განმავლობაში, მეორეს მხრივ, (d) და (f) ასახავს განაწილებას ტემპერატურით.შესაბამისი შეყვანის პირობებისთვის მაქსიმალური დაფიქსირებული ძაბვა არის 106 მპა (345 მპა-ზე ნაკლები, მავთულის გამოყოფის სიძლიერე), ძალა არის 150 ნ, მაქსიმალური გადაადგილება 270 მკმ და მინიმალური მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქცია არის 0,91.მეორეს მხრივ, სტრესის ცვლილება და მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქციის ცვლილება ტემპერატურასთან ერთად ჰისტერეზის მახასიათებლების მსგავსია.
იგივე ახსნა ეხება პირდაპირ ტრანსფორმაციას (გაცივებას) აუსტენიტის ფაზიდან მარტენზიტის ფაზაში, სადაც SMA მავთულის ტემპერატურა (T) და სტრესით შეცვლილი მარტენზიტის ფაზის (\(M_f^{\prime}\ )) შესანიშნავია.ნახ.4d,f გვიჩვენებს ცვლილებას ინდუცირებული სტრესის (\(\sigma\)) და მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქციის (\(\xi\)) SMA მავთულში SMA მავთულის (T) ტემპერატურის ცვლილების ფუნქცია, ორივე მამოძრავებელი ციკლისთვის.ნახ.სურათი 3a გვიჩვენებს SMA მავთულის ტემპერატურის ცვლილებას დროთა განმავლობაში, რაც დამოკიდებულია შეყვანის ძაბვის პულსზე.როგორც ნახატიდან ჩანს, მავთულის ტემპერატურა აგრძელებს მატებას ნულოვანი ძაბვის სითბოს წყაროს მიწოდებით და შემდგომში კონვექციური გაგრილებით.გაცხელებისას მარტენზიტის რეტრანსფორმაცია აუსტენიტის ფაზაში იწყება, როდესაც SMA მავთულის ტემპერატურა (T) გადაკვეთს სტრესით კორექტირებულ ავსტენიტის ნუკლეაციის ტემპერატურას (\(A_s^{\prime}\)).ამ ფაზის დროს, SMA მავთული შეკუმშულია და ამძრავი წარმოქმნის ძალას.ასევე გაციების დროს, როდესაც SMA მავთულის (T) ტემპერატურა კვეთს სტრესით მოდიფიცირებული მარტენზიტის ფაზის (\(M_s^{\prime}\)) ნუკლეაციის ტემპერატურას, ხდება დადებითი გადასვლა აუსტენიტის ფაზიდან მარტენზიტის ფაზაზე.მამოძრავებელი ძალა მცირდება.
SMA-ზე დაფუძნებული ბიმოდალური დისკის ძირითადი ხარისხობრივი ასპექტები შეიძლება მივიღოთ სიმულაციის შედეგებიდან.ძაბვის პულსის შეყვანის შემთხვევაში, SMA მავთულის ტემპერატურა იზრდება ჯოულის გათბობის ეფექტის გამო.მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქციის (\(\xi\)) საწყისი მნიშვნელობა დაყენებულია 1-ზე, ვინაიდან მასალა თავდაპირველად სრულად მარტენზიტურ ფაზაშია.როდესაც მავთული აგრძელებს გაცხელებას, SMA მავთულის ტემპერატურა აჭარბებს დაძაბულობის კორექტირებულ ავსტენიტის ნუკლეაციის ტემპერატურას \(A_s^{\prime}\), რის შედეგადაც მცირდება მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქცია, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 4c.გარდა ამისა, ნახ.4e გვიჩვენებს აქტივატორის დარტყმების განაწილებას დროში და ნახ.5 – მამოძრავებელი ძალა დროის ფუნქციით.განტოლებათა დაკავშირებული სისტემა მოიცავს ტემპერატურას, მარტენზიტის მოცულობის წილადს და სტრესს, რომელიც ვითარდება მავთულში, რის შედეგადაც ხდება SMA მავთულის შეკუმშვა და აქტივატორის მიერ წარმოქმნილი ძალა.როგორც ნაჩვენებია ნახ.4d,f, ძაბვის ცვალებადობა ტემპერატურით და მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქციის ცვალებადობა ტემპერატურასთან შეესაბამება SMA-ს ჰისტერეზისის მახასიათებლებს სიმულაციურ შემთხვევაში 7 ვ.
მამოძრავებელი პარამეტრების შედარება მიღებული იყო ექსპერიმენტებითა და ანალიტიკური გამოთვლებით.მავთულები ექვემდებარებოდა იმპულსური შეყვანის ძაბვას 7 ვ 10 წამის განმავლობაში, შემდეგ გაცივდა 15 წამის განმავლობაში (გაციების ფაზა) ორი ციკლის განმავლობაში.მწვერვალის კუთხე დაყენებულია \(40^{\circ}\) და SMA მავთულის საწყისი სიგრძე თითოეულ პინიან ფეხიზე დაყენებულია 83 მმ-ზე.(ა) მამოძრავებელი ძალის გაზომვა დატვირთვის უჯრედით (ბ) მავთულის ტემპერატურის მონიტორინგი თერმული ინფრაწითელი კამერით.
იმისთვის, რომ გავიგოთ ფიზიკური პარამეტრების გავლენა ამძრავის მიერ წარმოქმნილ ძალაზე, ჩატარდა მათემატიკური მოდელის მგრძნობელობის ანალიზი შერჩეული ფიზიკური პარამეტრების მიმართ და პარამეტრები დალაგდა მათი გავლენის მიხედვით.პირველ რიგში, მოდელის პარამეტრების შერჩევა განხორციელდა ექსპერიმენტული დიზაინის პრინციპების გამოყენებით, რომელიც მოჰყვა ერთგვაროვან განაწილებას (იხ. დამატებითი სექცია მგრძნობელობის ანალიზის შესახებ).ამ შემთხვევაში, მოდელის პარამეტრებში შედის შეყვანის ძაბვა (\(V_{in}\)), საწყისი SMA მავთულის სიგრძე (\(l_0\)), სამკუთხედის კუთხე (\(\alpha\)), მიკერძოებული ზამბარის მუდმივი (\(K_x\ )), კონვექციური სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი (\(h_T\)) და ცალმხრივი ტოტების რაოდენობა.შემდეგ ეტაპზე, კუნთების მაქსიმალური სიძლიერე არჩეული იყო კვლევის დიზაინის მოთხოვნად და მიღებული იყო ცვლადების თითოეული ნაკრების პარამეტრული ეფექტი ძალაზე.ტორნადოს ნახაზები მგრძნობელობის ანალიზისთვის მიღებული იყო კორელაციის კოეფიციენტებიდან თითოეული პარამეტრისთვის, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 6a-ში.
(ა) მოდელის პარამეტრების კორელაციის კოეფიციენტების მნიშვნელობები და მათი გავლენა ზემოაღნიშნული მოდელის პარამეტრების 2500 უნიკალური ჯგუფის მაქსიმალურ გამომავალ ძალაზე ნაჩვენებია ტორნადოს ნახაზზე.გრაფიკზე ნაჩვენებია რამდენიმე ინდიკატორის რანგის კორელაცია.ნათელია, რომ \(V_{in}\) არის ერთადერთი პარამეტრი დადებითი კორელაციის მქონე, ხოლო \(l_0\) არის პარამეტრი უმაღლესი უარყოფითი კორელაციის მქონე.სხვადასხვა კომბინაციებში სხვადასხვა პარამეტრის გავლენა კუნთების სიძლიერეზე ნაჩვენებია (b, c).\(K_x\) მერყეობს 400-დან 800 ნ/მ-მდე და n დიაპაზონში 4-დან 24-მდე. ძაბვა (\(V_{in}\)) შეიცვალა 4V-დან 10V-მდე, მავთულის სიგრძე (\(l_{0 } \)) შეიცვალა 40-დან 100 მმ-მდე, ხოლო კუდის ფაზის კუთხე (\) -\ ცვალებადია 4V-დან 10V-მდე \).
ნახ.6a გვიჩვენებს სხვადასხვა კორელაციის კოეფიციენტების ტორნადოს დიაგრამას თითოეული პარამეტრისთვის პიკური ამოძრავების ძალის დიზაინის მოთხოვნებით.ნახ.6a ჩანს, რომ ძაბვის პარამეტრი (\(V_{in}\)) პირდაპირ კავშირშია მაქსიმალურ გამომავალ ძალასთან, ხოლო კონვექციური სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი (\(h_T\)), ალის კუთხე (\ ( \alpha\)) , გადაადგილების ზამბარის მუდმივი ( \(K_x\)) უარყოფითად არის დაკავშირებული მავთულის საწყის სიგრძესთან (mo) და გამომავალი ძალა (l) dal ტოტები (n) აჩვენებს ძლიერ ინვერსიულ კორელაციას პირდაპირი კორელაციის შემთხვევაში ძაბვის კორელაციის კოეფიციენტის უფრო მაღალი მნიშვნელობის შემთხვევაში (\(V_ {in}\)) მიუთითებს, რომ ამ პარამეტრს აქვს უდიდესი გავლენა გამომავალ სიმძლავრეზე.სხვა მსგავსი ანალიზი ზომავს პიკის ძალას სხვადასხვა პარამეტრის ეფექტის შეფასებით ორი გამოთვლითი სივრცის სხვადასხვა კომბინაციებში, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 6b, c.\(V_{in}\) და \(l_0\), \(\alpha\) და \(l_0\) აქვთ მსგავსი შაბლონები და გრაფიკი აჩვენებს, რომ \(V_{in}\) და \(\alpha\ ) და \(\alpha\) აქვთ მსგავსი შაბლონები.\(l_0\)-ის უფრო მცირე მნიშვნელობები იწვევს პიკის უფრო მაღალ ძალებს.დანარჩენი ორი ნახაზები შეესაბამება სურათს 6a, სადაც n და \(K_x\) უარყოფითად არის დაკავშირებული და \(V_{in}\) დადებითად არის დაკავშირებული.ეს ანალიზი ეხმარება განსაზღვროს და დაარეგულიროს გავლენიანი პარამეტრები, რომლითაც გამომავალი ძალა, დარტყმა და ძრავის სისტემის ეფექტურობა შეიძლება მოერგოს მოთხოვნებსა და გამოყენებას.
მიმდინარე კვლევითი სამუშაოები შემოაქვს და იკვლევს იერარქიულ დრაივებს N დონეებით.ორდონიანი იერარქიაში, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 7a-ში, სადაც პირველი დონის აქტივატორის თითოეული SMA მავთულის ნაცვლად, მიიღწევა ბიმოდალური განლაგება, როგორც ნაჩვენებია ნახ.9ე.ნახ.7c გვიჩვენებს, თუ როგორ ხვდება SMA მავთული მოძრავი მკლავის გარშემო (დამხმარე მკლავი), რომელიც მოძრაობს მხოლოდ გრძივი მიმართულებით.თუმცა, პირველადი მოძრავი მკლავი აგრძელებს მოძრაობას ისევე, როგორც პირველი ეტაპის მრავალსაფეხურიანი ამძრავის მოძრავი მკლავი.როგორც წესი, N-საფეხურიანი დისკი იქმნება \(N-1\) ეტაპის SMA მავთულის პირველი ეტაპის დისკით ჩანაცვლებით.შედეგად, თითოეული ტოტი მიბაძავს პირველი ეტაპის დისკს, გარდა იმ ტოტისა, რომელიც თავად მავთულს უჭირავს.ამ გზით შეიძლება ჩამოყალიბდეს წყობილი სტრუქტურები, რომლებიც ქმნიან ძალებს, რომლებიც რამდენჯერმე აღემატება პირველადი დისკების ძალებს.ამ კვლევაში, თითოეული დონისთვის, გათვალისწინებული იყო მთლიანი ეფექტური SMA მავთულის სიგრძე 1 მ, როგორც ნაჩვენებია ცხრილის ფორმატში ნახ. 7d-ში.დენი თითოეულ სადენში თითოეულ უნიმოდალურ დიზაინში და შედეგად მიღებული წინადაძაბვა და ძაბვა თითოეულ SMA მავთულის სეგმენტში ერთნაირია თითოეულ დონეზე.ჩვენი ანალიტიკური მოდელის მიხედვით, გამომავალი ძალა დადებითად არის დაკავშირებული დონესთან, ხოლო გადაადგილება უარყოფითად.ამავდროულად, იყო კომპრომისი გადაადგილებასა და კუნთების ძალას შორის.როგორც ჩანს ნახ.7b, მაშინ როცა მაქსიმალური ძალა მიიღწევა ფენების უდიდეს რაოდენობაში, ყველაზე დიდი გადაადგილება შეინიშნება ყველაზე დაბალ ფენაში.როდესაც იერარქიის დონე დაყენდა \(N=5\), კუნთების მაქსიმალური ძალა იყო 2.58 კნ, 2 დაკვირვებით \(\upmu\)m.მეორეს მხრივ, პირველი საფეხურის დრაივერი წარმოქმნის 150 N ძალას 277 \(\upmu\)m სიგრძის დარტყმით.მრავალ დონის აქტივატორებს შეუძლიათ რეალური ბიოლოგიური კუნთების მიბაძვა, სადაც ფორმის მეხსიერების შენადნობებზე დაფუძნებულ ხელოვნურ კუნთებს შეუძლიათ წარმოქმნან მნიშვნელოვნად მაღალი ძალები ზუსტი და თხელი მოძრაობებით.ამ მინიატურული დიზაინის შეზღუდვები არის ის, რომ იერარქიის ზრდასთან ერთად მოძრაობა მნიშვნელოვნად მცირდება და იზრდება დისკის წარმოების პროცესის სირთულე.
(ა) ორსაფეხურიანი (\(N=2\)) ფენიანი ფორმის მეხსიერების შენადნობის ხაზოვანი ამძრავის სისტემა ნაჩვენებია ბიმოდალურ კონფიგურაციაში.შემოთავაზებული მოდელი მიიღწევა SMA მავთულის ჩანაცვლებით პირველ საფეხურზე ფენოვან ამძრავში სხვა ერთსაფეხურიანი ფენიანი ამძრავით.(გ) მეორე ეტაპის მრავალშრიანი ამძრავის დეფორმირებული კონფიგურაცია.(ბ) აღწერილია ძალების და გადაადგილების განაწილება დონეების რაოდენობის მიხედვით.აღმოჩნდა, რომ აქტივატორის პიკური ძალა დადებითად არის დაკავშირებული გრაფიკის მასშტაბის დონესთან, ხოლო დარტყმა უარყოფითად არის დაკავშირებული მასშტაბის დონესთან.დენი და წინასწარი ძაბვა თითოეულ მავთულში რჩება მუდმივი ყველა დონეზე.(დ) ცხრილში მოცემულია ონკანების რაოდენობა და SMA მავთულის (ბოჭკოვანი) სიგრძე თითოეულ დონეზე.მავთულის მახასიათებლები მითითებულია ინდექსი 1-ით, ხოლო მეორადი ტოტების რაოდენობა (ერთი დაკავშირებულია პირველად ფეხთან) მითითებულია აბონენტში ყველაზე დიდი რაოდენობით.მაგალითად, მე-5 დონეზე, \(n_1\) აღნიშნავს SMA მავთულის რაოდენობას თითოეულ ბიმოდალურ სტრუქტურაში, და \(n_5\) აღნიშნავს დამხმარე ფეხების რაოდენობას (ერთი დაკავშირებულია მთავარ ფეხთან).
მრავალი მკვლევარის მიერ შემოთავაზებული იყო სხვადასხვა მეთოდი SMA-ების ქცევის მოდელირებისთვის ფორმის მეხსიერებით, რაც დამოკიდებულია თერმომექანიკურ თვისებებზე, რომლებიც თან ახლავს მაკროსკოპულ ცვლილებებს კრისტალური სტრუქტურაში, რომელიც დაკავშირებულია ფაზურ გადასვლასთან.კონსტიტუციური მეთოდების ფორმულირება არსებითად რთულია.ყველაზე ხშირად გამოყენებული ფენომენოლოგიური მოდელი შემოთავაზებულია Tanaka28-ის მიერ და ფართოდ გამოიყენება საინჟინრო პროგრამებში.ტანაკას მიერ შემოთავაზებული ფენომენოლოგიური მოდელი [28] ვარაუდობს, რომ მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქცია არის ტემპერატურისა და სტრესის ექსპონენციალური ფუნქცია.მოგვიანებით, ლიანგმა და როჯერსმა29 და ბრინსონმა30 შემოგვთავაზეს მოდელი, რომელშიც ფაზის გადასვლის დინამიკა იყო ნავარაუდევი ძაბვისა და ტემპერატურის კოსინუს ფუნქციად, მოდელის მცირედი ცვლილებებით.ბეკერმა და ბრინსონმა შემოგვთავაზეს ფაზის დიაგრამაზე დაფუძნებული კინეტიკური მოდელი SMA მასალების ქცევის მოდელირებისთვის თვითნებური დატვირთვის პირობებში, ისევე როგორც ნაწილობრივი გადასვლების პირობებში.Banerjee32 იყენებს Bekker და Brinson31 ფაზური დიაგრამის დინამიკის მეთოდს ელაჰინიასა და აჰმადიანის მიერ შემუშავებული თავისუფლების ერთი ხარისხის მანიპულატორის სიმულაციისთვის.ფაზურ დიაგრამებზე დაფუძნებული კინეტიკური მეთოდები, რომლებიც ითვალისწინებენ ძაბვის არამონოტონურ ცვლილებას ტემპერატურასთან, რთულია საინჟინრო პროგრამებში დანერგვა.ელახინია და აჰმადიანი ყურადღებას ამახვილებენ არსებული ფენომენოლოგიური მოდელების ამ ნაკლოვანებებზე და გვთავაზობენ გაფართოებულ ფენომენოლოგიურ მოდელს, რათა გააანალიზონ და განისაზღვროს ფორმის მეხსიერების ქცევა ნებისმიერი რთული დატვირთვის პირობებში.
SMA მავთულის სტრუქტურული მოდელი იძლევა SMA მავთულის სტრესს (\(\sigma\)), დაძაბულობას (\(\epsilon\)), ტემპერატურას (T) და მარტენზიტის მოცულობით წილადს (\(\xi\)).ფენომენოლოგიური კონსტიტუციური მოდელი პირველად შემოგვთავაზა Tanaka28-მა და მოგვიანებით მიიღეს Liang29 და Brinson30.განტოლების წარმოებულს აქვს ფორმა:
სადაც E არის ფაზაზე დამოკიდებული SMA Young-ის მოდული, მიღებული \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) და \(E_A\) და \(E_M\), რომლებიც წარმოადგენენ Young-ის მოდულს, შესაბამისად, ავსტენიტური და მარტენზიტური ფაზებია, ხოლო კოეფიციენტი წარმოდგენილია თერმული გაფართოებით \(T).ფაზის გადასვლის წვლილის ფაქტორი არის \(\ომეგა = -E \epsilon _L\) და \(\epsilon _L\) არის მაქსიმალური აღდგენილი დაძაბულობა SMA მავთულში.
ფაზის დინამიკის განტოლება ემთხვევა Liang29-ის მიერ შემუშავებულ კოსინუს ფუნქციას და მოგვიანებით მიღებული Brinson30-ის მიერ ტანაკას 28-ის მიერ შემოთავაზებული ექსპონენციალური ფუნქციის ნაცვლად.ფაზური გადასვლის მოდელი არის ელახინიას და აჰმადიანის34 მიერ შემოთავაზებული მოდელის გაფართოება და შეცვლილია ლიანგ29-ისა და ბრინსონის30-ის მიერ მოცემული ფაზის გადასვლის პირობების საფუძველზე.ამ ფაზის გადასვლის მოდელისთვის გამოყენებული პირობები მოქმედებს რთული თერმომექანიკური დატვირთვების დროს.დროის თითოეულ მომენტში, მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქციის მნიშვნელობა გამოითვლება შემადგენელი განტოლების მოდელირებისას.
რეტრანსფორმაციის მმართველი განტოლება, რომელიც გამოიხატება მარტენზიტის ავსტენიტად გარდაქმნით გათბობის პირობებში, შემდეგია:
სადაც \(\xi\) არის მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქცია, \(\xi _M\) არის მარტენზიტის მოცულობითი წილი, რომელიც მიღებულია გაცხელებამდე, \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\), \ ( \displaystyle b_A = -a_A/C_A\) და \(C_A, T, აპი\) – მრუდი. (A_f\) – ასტენიტის ფაზის დასაწყისი და დასასრული, შესაბამისად, ტემპერატურა.
პირდაპირი ტრანსფორმაციის კონტროლის განტოლება, რომელიც წარმოდგენილია ავსტენიტის მარტენზიტად ფაზური გარდაქმნით გაგრილების პირობებში, არის:
სადაც \(\xi _A\) არის მარტენზიტის მოცულობითი ფრაქცია, რომელიც მიღებულია გაცივებამდე, \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) და \ (C_M \) – მრუდის დამაგრების პარამეტრები, T – SMA მავთულის საბოლოო დაყენების პარამეტრები, T – SMA მავთულის საბოლოო ტემპერატურა, მავთულის საბოლოო ტემპერატურა, M-ის დაწყებითი ტემპერატურა, და \(M) .
განტოლებების (3) და (4) დიფერენცირების შემდეგ, შებრუნებული და პირდაპირი ტრანსფორმაციის განტოლებები გამარტივებულია შემდეგი ფორმით:
წინ და უკან ტრანსფორმაციის დროს \(\eta _{\sigma}\) და \(\eta _{T}\) იღებენ სხვადასხვა მნიშვნელობებს.ძირითადი განტოლებები, რომლებიც დაკავშირებულია \(\eta _{\sigma}\) და \(\eta _{T}\)-თან დაკავშირებულია და დეტალურად განიხილება დამატებით ნაწილში.
SMA მავთულის ტემპერატურის ასამაღლებლად საჭირო თერმული ენერგია მოდის ჯოულის გათბობის ეფექტიდან.SMA მავთულის მიერ შთანთქმული ან გამოთავისუფლებული თერმული ენერგია წარმოდგენილია ტრანსფორმაციის ლატენტური სითბოთი.სითბოს დაკარგვა SMA მავთულში გამოწვეულია იძულებითი კონვექციის გამო და რადიაციის უმნიშვნელო ეფექტის გათვალისწინებით, სითბოს ენერგიის ბალანსის განტოლება შემდეგია:
სადაც \(m_{მავთული}\) არის SMA მავთულის მთლიანი მასა, \(c_{p}\) არის SMA-ს სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე, \(V_{in}\) არის მავთულის მიმართ გამოყენებული ძაბვა, \(R_{ohm} \ ) - ფაზაზე დამოკიდებული წინააღმდეგობა SMA, განისაზღვრება როგორც;\(R_{ohm} = (l/A_{ჯვარი})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\ ) სადაც \(r_M\ ) და \(r_A\) არის SMA ფაზის წინაღობა მარტენზიტში და აუსტენიტში, შესაბამისად, \(A_{c}\) არის მავთულის ზედაპირის ფართობი, \(A_{c}\) არის \\D მავთულის ფორმა \\(ა)მავთულის გადასვლის ფარული სითბო, T და \(T_{\infty}\) არის SMA მავთულის და გარემოს ტემპერატურა, შესაბამისად.
როდესაც ამოქმედდება ფორმის მეხსიერების შენადნობის მავთული, მავთული იკუმშება, რაც ქმნის ძალას ბიმოდალური დიზაინის თითოეულ ფილიალში, რომელსაც ეწოდება ბოჭკოვანი ძალა.ბოჭკოების ძალები SMA მავთულის თითოეულ ძაფში ერთად ქმნის კუნთის ძალას მოქმედებისთვის, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 9e.მიკერძოებული ზამბარის არსებობის გამო, N-ე მრავალშრიანი აქტივატორის მთლიანი კუნთების ძალა არის:
\(N = 1\) განტოლებაში (7) ჩანაცვლებით, პირველი ეტაპის ბიმოდალური ამძრავის პროტოტიპის კუნთის სიძლიერე შეიძლება მივიღოთ შემდეგნაირად:
სადაც n არის უნიმოდალური ფეხების რაოდენობა, \(F_m\) არის დისკის მიერ წარმოქმნილი კუნთის ძალა, \​(F_f\) არის ბოჭკოს სიძლიერე SMA მავთულში, \(K_x\) არის მიკერძოების სიმტკიცე.ზამბარა, \(\alpha\) არის სამკუთხედის კუთხე, \(x_0\) არის მიკერძოებული ზამბარის საწყისი გადაადგილება SMA კაბელის წინასწარ დაჭიმულ მდგომარეობაში დასაჭერად, და \(\Delta x\) არის ამძრავის მოძრაობა.
დისკის მთლიანი გადაადგილება ან მოძრაობა (\(\Delta x\)) დამოკიდებულია ძაბვაზე (\(\sigma\)) და დაძაბულობაზე (\(\epsilon\)) N-ე საფეხურის SMA სადენზე, დისკი დაყენებულია (იხ. გამომავალი დამატებითი ნაწილის ნახ.):
კინემატიკური განტოლებები იძლევა კავშირს დისკის დეფორმაციას (\(\epsilon\)) და გადაადგილებას ან გადაადგილებას (\(\Delta x\) შორის).Arb მავთულის დეფორმაცია, როგორც საწყისი Arb მავთულის სიგრძის (\(l_0\)) და მავთულის სიგრძის (l) ფუნქცია ნებისმიერ დროს t ერთ უნიმოდალურ განშტოებაში არის შემდეგი:
სადაც \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) მიიღება კოსინუსის ფორმულის გამოყენებით \(\Delta\)ABB'-ში, როგორც ნაჩვენებია 8-ში. პირველი ეტაპისთვის დრაივი 1 (\) (\D) (\D) = x. ), და \(\alpha _1\) არის \(\alpha \), როგორც ნაჩვენებია 8-ში, განტოლებიდან (11) დროის დიფერენცირებით და l-ის მნიშვნელობის ჩანაცვლებით, დაძაბულობის სიჩქარე შეიძლება დაიწეროს როგორც:
სადაც \(l_0\) არის SMA მავთულის საწყისი სიგრძე, l არის მავთულის სიგრძე ნებისმიერ დროს t ერთ უნიმოდალურ განშტოებაზე, \(\epsilon\) არის დეფორმაცია SMA მავთულში და \(\alpha \) არის სამკუთხედის კუთხე, \(\Delta x\) არის დისკის გადაადგილება (როგორც ნაჩვენებია 8-ზე).
ყველა n ერთპირიანი სტრუქტურა (\(n=6\) ამ ფიგურაში) სერიულად არის დაკავშირებული \(V_{in}\), როგორც შემავალი ძაბვა.ეტაპი I: SMA მავთულის სქემატური დიაგრამა ბიმოდალურ კონფიგურაციაში ნულოვანი ძაბვის პირობებში II ეტაპი: ნაჩვენებია კონტროლირებადი სტრუქტურა, სადაც SMA მავთული შეკუმშულია ინვერსიული კონვერტაციის გამო, როგორც ეს ნაჩვენებია წითელი ხაზით.
როგორც კონცეფციის დამადასტურებელი საბუთი, SMA-ზე დაფუძნებული ბიმოდალური დრაივი შემუშავდა ექსპერიმენტული შედეგებით ფუძემდებლური განტოლებების სიმულირებული წარმოშობის შესამოწმებლად.ბიმოდალური ხაზოვანი ამძრავის CAD მოდელი ნაჩვენებია ნახ.9ა.მეორეს მხრივ, ნახ.9c გვიჩვენებს ახალ დიზაინს, რომელიც შემოთავაზებულია ბრუნვითი პრიზმული კავშირისთვის, ორ სიბრტყეზე დაფუძნებული SMA-ზე დაფუძნებული აქტივატორის გამოყენებით ბიმოდალური სტრუქტურით.დისკის კომპონენტები დამზადდა დანამატის წარმოების გამოყენებით Ultimaker 3 Extended 3D პრინტერზე.კომპონენტების 3D ბეჭდვისთვის გამოყენებული მასალა არის პოლიკარბონატი, რომელიც შესაფერისია სითბოს მდგრადი მასალებისთვის, რადგან ის არის მტკიცე, გამძლე და აქვს მაღალი მინის გარდამავალი ტემპერატურა (110-113 \(^{\circ }\) C).გარდა ამისა, ექსპერიმენტებში გამოყენებული იქნა Dynalloy, Inc. Flexinol-ის ფორმის მეხსიერების შენადნობის მავთული, ხოლო სიმულაციებში გამოყენებული იყო Flexinol-ის მავთულის შესაბამისი მატერიალური თვისებები.მრავალი SMA მავთული განლაგებულია კუნთების ბიმოდალურ განლაგებაში არსებული ბოჭკოების სახით, რათა მიიღონ მაღალი ძალები, რომლებიც წარმოიქმნება მრავალშრიანი ამძრავების მიერ, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 9b, d.
როგორც ნაჩვენებია სურათზე 9a, მოძრავი მკლავის SMA მავთულის მიერ წარმოქმნილ მახვილ კუთხეს ეწოდება კუთხე (\(\alpha\)).მარცხენა და მარჯვენა დამჭერებზე დამაგრებული ტერმინალური დამჭერებით, SMA მავთული ინახება სასურველ ბიმოდალურ კუთხეზე.მიკერძოებული ზამბარის მოწყობილობა, რომელიც ინახება ზამბარის კონექტორზე, შექმნილია იმისათვის, რომ მოარგოს სხვადასხვა მიკერძოებული ზამბარის გაფართოების ჯგუფები SMA ბოჭკოების რაოდენობის მიხედვით (n).გარდა ამისა, მოძრავი ნაწილების მდებარეობა შექმნილია ისე, რომ SMA მავთული ექვემდებარება გარე გარემოს იძულებითი კონვექციური გაგრილებისთვის.მოსახსნელი ასამბლეის ზედა და ქვედა ფირფიტები ხელს უწყობს SMA მავთულის გაციებას წნეხილი ჭრილებით, რომლებიც შექმნილია წონის შესამცირებლად.გარდა ამისა, CMA მავთულის ორივე ბოლო ფიქსირდება მარცხენა და მარჯვენა ტერმინალებზე, შესაბამისად, დაჭიმვის საშუალებით.დგუში მიმაგრებულია მოძრავი შეკრების ერთ ბოლოზე ზედა და ქვედა ფირფიტებს შორის დისტანციის შესანარჩუნებლად.დგუში ასევე გამოიყენება სენსორზე დამბლოკავი ძალის გამოსაყენებლად კონტაქტის საშუალებით, რათა გაზომოს ბლოკირების ძალა SMA მავთულის მოქმედებისას.
ბიმოდალური კუნთების სტრუქტურა SMA ელექტრულად არის დაკავშირებული სერიულად და იკვებება შეყვანის პულსის ძაბვით.ძაბვის პულსის ციკლის დროს, როდესაც ძაბვა გამოიყენება და SMA მავთული თბება აუსტენიტის საწყის ტემპერატურაზე ზემოთ, მავთულის სიგრძე თითოეულ ძაფში მცირდება.ეს უკანდახევა ააქტიურებს მოძრავი მკლავის ქვედანაყოფს.როდესაც ძაბვა იყო ნულოვანი იმავე ციკლში, გაცხელებული SMA მავთული გაცივდა მარტენზიტის ზედაპირის ტემპერატურაზე დაბლა, რითაც უბრუნდებოდა თავდაპირველ მდგომარეობას.ნულოვანი სტრესის პირობებში, SMA მავთული ჯერ პასიურად იჭიმება მიკერძოებული ზამბარით, რათა მიაღწიოს დაკავშირებულ მარტენზიტურ მდგომარეობას.ხრახნი, რომლითაც გადის SMA მავთული, მოძრაობს SMA მავთულზე ძაბვის პულსის გამოყენებით შექმნილი შეკუმშვის გამო (SPA აღწევს ავსტენიტის ფაზას), რაც იწვევს მოძრავი ბერკეტის ამოქმედებას.როდესაც SMA მავთული იხრება, მიკერძოებული ზამბარა ქმნის საპირისპირო ძალას ზამბარის შემდგომი გაჭიმვით.როდესაც იმპულსური ძაბვის სტრესი ნულდება, SMA მავთული გრძელდება და იცვლის ფორმას იძულებითი კონვექციური გაგრილების გამო, აღწევს ორმაგ მარტენზიტურ ფაზას.
შემოთავაზებულ SMA-ზე დაფუძნებულ ხაზოვან ამძრავ სისტემას აქვს ბიმოდალური კონფიგურაცია, რომელშიც SMA მავთულები დახრილია.(ა) ასახავს პროტოტიპის CAD მოდელს, რომელიც ახსენებს ზოგიერთ კომპონენტს და მათ მნიშვნელობას პროტოტიპისთვის, (b, d) წარმოადგენს განვითარებულ ექსპერიმენტულ პროტოტიპს35.მიუხედავად იმისა, რომ (b) აჩვენებს პროტოტიპის ზედა ხედს ელექტრული კავშირებით და გამოყენებული მიკერძოებული ზამბარებით და დაძაბულობის ლიანდაგებით, (d) აჩვენებს დაყენების პერსპექტიულ ხედს.(ე) წრფივი აქტივაციის სისტემის დიაგრამა SMA მავთულებით, რომლებიც განთავსებულია ბიმოდალურად ნებისმიერ დროს t, რომელიც აჩვენებს ბოჭკოსა და კუნთების სიძლიერის მიმართულებას და მიმდინარეობას.(c) შემოთავაზებულია 2-DOF ბრუნვითი პრიზმული კავშირი ორ სიბრტყეზე დაფუძნებული SMA-ზე დაფუძნებული აქტუატორის გამოსაყენებლად.როგორც ნაჩვენებია, ბმული გადასცემს ხაზოვან მოძრაობას ქვედა დისკიდან ზედა მკლავზე, რაც ქმნის ბრუნვის კავშირს.მეორეს მხრივ, პრიზმების წყვილის მოძრაობა იგივეა, რაც მრავალშრიანი პირველი ეტაპის დისკის მოძრაობა.
ექსპერიმენტული კვლევა ჩატარდა პროტოტიპზე, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 9b-ზე, რათა შეეფასებინათ ბიმოდალური დისკის მოქმედება SMA-ზე დაფუძნებული.როგორც ნაჩვენებია სურათზე 10a, ექსპერიმენტული დაყენება შედგებოდა პროგრამირებადი DC კვების წყაროსგან SMA სადენებზე შეყვანის ძაბვის მიწოდებისთვის.როგორც ნაჩვენებია ნახ.10b, პიეზოელექტრული დაძაბვის ლიანდაგი (PACEline CFT/5kN) იყო გამოყენებული ბლოკირების ძალის გასაზომად Graphtec GL-2000 მონაცემთა ლოგერის გამოყენებით.მონაცემები ჩაწერილია მასპინძლის მიერ შემდგომი შესწავლისთვის.ძაბვის ლიანდაგები და დამუხტვის გამაძლიერებლები საჭიროებენ მუდმივ ელექტრომომარაგებას ძაბვის სიგნალის წარმოებისთვის.შესაბამისი სიგნალები გარდაიქმნება სიმძლავრის გამოსავალებად პიეზოელექტრული ძალის სენსორის მგრძნობელობის და სხვა პარამეტრების მიხედვით, როგორც აღწერილია ცხრილში 2. ძაბვის პულსის გამოყენებისას, SMA მავთულის ტემპერატურა იზრდება, რაც იწვევს SMA მავთულის შეკუმშვას, რაც იწვევს აქტივატორის წარმოქმნას ძალას.7 ვ-იანი შეყვანის ძაბვის პულსის მიერ კუნთების სიძლიერის გამომუშავების ექსპერიმენტული შედეგები ნაჩვენებია ნახ.2ა.
(ა) ექსპერიმენტში შეიქმნა SMA-ზე დაფუძნებული ხაზოვანი ამძრავის სისტემა, რათა გაზომოს მოქმედი ძალა.დატვირთვის უჯრედი ზომავს ბლოკირების ძალას და იკვებება 24 ვ DC დენის წყაროთი.7 ვ ძაბვის ვარდნა იქნა გამოყენებული კაბელის მთელ სიგრძეზე GW Instek პროგრამირებადი DC კვების წყაროს გამოყენებით.SMA მავთული იკუმშება სიცხის გამო და მოძრავი მკლავი კონტაქტშია დატვირთვის უჯრედთან და ახდენს დამბლოკველ ძალას.დატვირთვის უჯრედი დაკავშირებულია GL-2000 მონაცემთა ლოგერთან და მონაცემები ინახება ჰოსტზე შემდგომი დამუშავებისთვის.(ბ) დიაგრამა, რომელიც გვიჩვენებს კუნთების სიძლიერის გაზომვის ექსპერიმენტული დაყენების კომპონენტების ჯაჭვს.
ფორმის მეხსიერების შენადნობები აღფრთოვანებულია თერმული ენერგიით, ამიტომ ტემპერატურა ხდება მნიშვნელოვანი პარამეტრი ფორმის მეხსიერების ფენომენის შესასწავლად.ექსპერიმენტულად, როგორც ნაჩვენებია სურ. 11a-ზე, თერმული გამოსახულება და ტემპერატურის გაზომვები ჩატარდა პროტოტიპზე დაფუძნებულ SMA-ზე დაფუძნებულ დივალერატიულ აქტუატორზე.პროგრამირებადი DC წყარომ გამოიყენა შეყვანის ძაბვა SMA სადენებზე ექსპერიმენტულ დაყენებაში, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 11b.SMA მავთულის ტემპერატურის ცვლილება გაიზომა რეალურ დროში მაღალი გარჩევადობის LWIR კამერის (FLIR A655sc) გამოყენებით.მასპინძელი იყენებს ResearchIR პროგრამულ უზრუნველყოფას, რათა ჩაწეროს მონაცემები შემდგომი შემდგომი დამუშავებისთვის.როდესაც ძაბვის პულსი გამოიყენება, SMA მავთულის ტემპერატურა იზრდება, რაც იწვევს SMA მავთულის შემცირებას.ნახ.სურათი 2b გვიჩვენებს SMA მავთულის ტემპერატურის ექსპერიმენტულ შედეგებს 7 ვ შეყვანის ძაბვის პულსის დროს.