Misaotra anao nitsidika ny Nature.com.Ny kinova browser ampiasainao dia manana fanohanana CSS voafetra.Mba hahazoana traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa navigateur nohavaozina (na esory ny Compatibility Mode amin'ny Internet Explorer).Mandritra izany fotoana izany, mba hiantohana ny fanohizana ny fanohanana, dia hanolotra ny tranokala tsy misy fomba sy JavaScript izahay.
Ny actuators dia ampiasaina eny rehetra eny ary mamorona hetsika voafehy amin'ny alàlan'ny fampiharana ny herin'ny fientanam-po na ny torque marina hanaovana asa isan-karazany amin'ny famokarana sy ny automation indostrialy.Ny filana fiara haingana kokoa, kely kokoa ary mahomby dia mitondra fanavaozana amin'ny famolavolana fiara.Ny fiara Shape Memory Alloy (SMA) dia manome tombony maromaro raha oharina amin'ny fiara mahazatra, ao anatin'izany ny tahan'ny hery sy lanja.Ao amin'ity dissertation ity, dia novolavolaina ny actuator miorina amin'ny SMA misy volom-borona roa izay manambatra ny tombony amin'ny hozatry ny volom-borona amin'ny rafitra biolojika sy ny toetra mampiavaka ny SMA.Ity fandalinana ity dia mikaroka sy manitatra ireo mpihetsiketsika SMA teo aloha amin'ny alàlan'ny famolavolana modely matematika an'ny actuator vaovao mifototra amin'ny fandrindrana tariby SMA bimodal ary andrana izany.Raha ampitahaina amin'ny fiara fantatra miorina amin'ny SMA, ny herin'ny fampandehanana ny fiara vaovao dia avo 5 heny farafahakeliny (hatramin'ny 150 N).Ny fihenan-danja mifanaraka amin'izany dia eo amin'ny 67%.Ny valin'ny famakafakana ny fahatsapan'ny maodely matematika dia ilaina amin'ny fandrindrana ny mari-pamantarana famolavolana sy ny fahatakarana ireo mari-pamantarana fototra.Ity fandalinana ity dia manolotra fiara ambaratonga Nth maromaro izay azo ampiasaina hanatsarana ny dinamika.Ny mpihetsiketsika hozatra dipvalerate miorina amin'ny SMA dia manana fampiharana isan-karazany, manomboka amin'ny fananganana automatique ka hatramin'ny rafitra fanaterana zava-mahadomelina.
Ny rafitra biôlôjika, toy ny firafitry ny hozatry ny biby mampinono, dia afaka manetsika ireo mpihetsika an-kolaka maro1.Samy manana ny firafitry ny hozatra ny biby fiompy, izay samy manana tanjona manokana.Na izany aza, ny ankamaroan'ny firafitry ny hozatry ny biby mampinono dia azo zaraina ho sokajy roa lehibe.Parallèle sy pennate.Ao amin'ny hozatra sy ny flexors hafa, araka ny soso-kevitr'ilay anarana, ny hozatra parallèle dia manana fibra hozatra mifanitsy amin'ny tendon afovoany.Ny rojon'ny fibra hozatra dia milahatra ary mifamatotra amin'ny asany amin'ny alalan'ny tadin'ny connective manodidina azy.Na dia lazaina aza fa manana fitsangatsanganana lehibe ireo hozatra ireo (manafohy isan-jato), ny tanjaky ny hozatra amin'ny ankapobeny dia tena voafetra.Mifanohitra amin'izany kosa, ao amin'ny hozatry ny zanak'omby triceps2 (gastrocnemius lateral (GL) 3, gastrocnemius medial (GM) 4 ary soleus (SOL)) ary ny femoris extensor (quadriceps) 5,6 dia hita ao amin'ny muscle7 tsirairay.Ao amin'ny firafitry ny pinnate, ny fibra hozatra ao amin'ny musculature bipennate dia eo amin'ny andaniny roa amin'ny tendon afovoany amin'ny zoro oblique (zoro pinnate).Ny pennate dia avy amin'ny teny latinina hoe "penna", izay midika hoe "penina", ary, araka ny aseho amin'ny aviavy.1 manana endrika volom-borona.Ny fibra amin'ny hozatry ny pennate dia fohy kokoa ary miondrika amin'ny axis longitudinal amin'ny hozatra.Noho ny firafitry ny pinnate dia mihena ny fivezivezena ankapoben'ireo hozatra ireo, izay mitondra any amin'ireo singa transverse sy longitudinal amin'ny dingana fohy.Amin'ny lafiny iray, ny fampahavitrihana ireo hozatra ireo dia mitarika ho amin'ny tanjaky ny hozatra amin'ny ankapobeny noho ny fomba fandrefesana ny faritra cross-sectional ara-batana.Noho izany, ho an'ny faritra midadasika nomena, ny hozatry ny pennate dia ho matanjaka kokoa ary hiteraka hery ambony kokoa noho ny hozatra misy fibre mifanitsy.Ny hery ateraky ny fibra tsirairay dia miteraka hery hozatra amin'ny ambaratonga macroscopique ao amin'io hozatra io.Ankoatra izany, dia manana toetra tsy manam-paharoa toy ny haingana shrinkage, fiarovana amin'ny tensile fahasimbana, cushioning.Manova ny fifandraisana misy eo amin'ny fampidirana fibre sy ny herin'ny hozatra amin'ny alàlan'ny fitrandrahana ireo endri-javatra tsy manam-paharoa sy ny fahasarotana geometrika amin'ny fandaminana fibre mifandray amin'ny tsipika hozatra.
Aseho ny diagrama schematic amin'ny famolavolana actuator miorina amin'ny SMA mifandraika amin'ny maritrano hozatra bimodal, ohatra (a), maneho ny fifaneraserana amin'ny herin'ny tactile izay misy fitaovana miendrika tanana mihetsika amin'ny alàlan'ny tariby SMA amin'ny robot finday mandehandeha misy kodiarana roa9,10., (b) prosthesis orbital robotic miaraka amin'ny prosthesis orbital antagonista napetraka amin'ny lohataona SMA.Ny toeran'ny maso prosthetika dia fehezin'ny famantarana avy amin'ny hozatry ny maso11, (c) SMA actuators dia mety amin'ny fampiharana ambanin'ny rano noho ny valin-kafatra avo lenta sy ny bandwidth ambany.Amin'ity fanamafisana ity, SMA actuators dia ampiasaina hamoronana onjam-peo amin'ny alalan'ny simulating ny fihetsiky ny trondro, (d) SMA actuators dia ampiasaina mba hamoronana micro sodina fisafoana robot izay afaka mampiasa ny inch kankana motion fitsipika, fehezin'ny hetsika ny SMA tariby ao anatin'ny fantsona 10, (e) mampiseho ny tari-dalana ny contractile hozatra fibre sy ny famokarana contractile hery ao amin'ny gastrocnemius fibre rafitra ao amin'ny hozatra arranged rafitra SMA, (f).
Ny actuator dia lasa ampahany manan-danja amin'ny rafitra mekanika noho ny fampiasa maro be.Noho izany, ny filana fiara kely kokoa, haingana ary mahomby kokoa dia lasa manakiana.Na dia eo aza ny tombony azony, ny fiara nentim-paharazana dia voaporofo fa lafo sy mandany fotoana ny fikojakojana.Ny actuator hydraulic sy pneumatic dia sarotra sy lafo ary iharan'ny fitafy, olana amin'ny fanosotra ary ny tsy fahombiazan'ny singa.Ho setrin'ny fitakiana, ny fifantohana dia amin'ny famolavolana actuator mahomby sy mahomby amin'ny habeny ary mandroso miorina amin'ny fitaovana maranitra.Ny fikarohana mitohy dia mijery ireo actuator misy sosona shape memory alloy (SMA) mba hanomezana izany filàna izany.Tsy manam-paharoa ny actuators hierarchical satria manambatra ny actuators discrete maro ho subsystems macro mizana geometrika be pitsiny mba hanomezana fiasa mitombo sy mivelatra.Amin'io lafiny io, ny hozatry ny hozatry ny olombelona voalaza etsy ambony dia manome ohatra tena tsara amin'ny hetsika maro sosona toy izany.Ny fanadihadiana amin'izao fotoana izao dia manoritsoritra fiara SMA misy ambaratonga maromaro miaraka amin'ny singa mitondra fiara maromaro (tariby SMA) mifanaraka amin'ny orientation fibre misy ao amin'ny hozatra bimodal, izay manatsara ny fahombiazan'ny fiara amin'ny ankapobeny.
Ny tanjon'ny actuator dia ny famokarana herinaratra mekanika toy ny hery sy ny fifindran'ny angovo amin'ny alàlan'ny fanovana angovo elektrika.Ny metaly fitadidiana endrika dia kilasin'ny fitaovana "smart" izay afaka mamerina ny endriny amin'ny hafanana ambony.Eo ambanin'ny enta-mavesatra ambony, ny fiakaran'ny mari-pana amin'ny tariby SMA dia mitarika amin'ny famerenana amin'ny laoniny, ka miteraka angovo mahery vaika kokoa raha oharina amin'ireo fitaovana marani-tsaina mifamatotra mivantana.Mandritra izany fotoana izany, eo ambanin'ny enta-mavesatry ny mekanika, ny SMA dia lasa marefo.Amin'ny toe-javatra sasany, ny enta-mavesatra cyclic dia afaka misintona sy mamoaka angovo mekanika, mampiseho ny fiovan'ny endrika hysteretic azo averina.Ireo toetra tsy manam-paharoa ireo dia mahatonga ny SMA ho tonga lafatra ho an'ny sensor, fanamafisam-peo ary indrindra ny actuators12.Miaraka amin'izany ao an-tsaina dia nisy fikarohana be dia be momba ny fiara miorina amin'ny SMA.Marihina fa ny actuators miorina amin'ny SMA dia natao hanomezana hetsika fandikan-teny sy rotary ho an'ny fampiharana isan-karazany13,14,15.Na dia novolavolaina aza ny actuator rotary sasany, dia liana manokana amin'ny actuators linear ny mpikaroka.Ireo actuators linear dia azo zaraina ho karazana actuators telo: actuators tokana, fifindran-toerana ary differential 16 .Tamin'ny voalohany, ny fiara hybrid dia noforonina miaraka amin'ny SMA sy ny fiara mahazatra hafa.Ohatra iray amin'ny actuator linear hybrid miorina amin'ny SMA dia ny fampiasana tariby SMA misy motera DC mba hanomezana hery mivoaka manodidina ny 100 N sy fifindran-toerana lehibe17.
Ny iray amin'ireo fivoarana voalohany amin'ny fiara mifototra amin'ny SMA dia ny fiara parallèle SMA.Amin'ny fampiasana tariby SMA marobe, ny fiara parallèle miorina amin'ny SMA dia natao hampitomboana ny fahaiza-manaon'ny fiara amin'ny alàlan'ny fametrahana ny tariby SMA18 mifanitsy.Ny fifandraisana parallèle amin'ny actuators dia tsy mitaky hery bebe kokoa, fa mametra ny herin'ny tariby tokana ihany koa.Ny tsy fahampiana hafa amin'ny actuators miorina amin'ny SMA dia ny fitsangatsanganana voafetra azon'izy ireo tratrarina.Mba hamahana ity olana ity dia nisy taratra tariby SMA iray noforonina misy taratra miolikolika miolikolika mba hampitomboana ny fifindran'ny toerana sy hanatrarana ny hetsika tsipika, saingy tsy niteraka hery ambony19.Ny rafitra sy ny lamba malefaka malefaka ho an'ny robot mifototra amin'ny metaly fitadidiana endrika dia novolavolaina voalohany indrindra ho an'ny fanamafisana ny fiantraikany20,21,22.Ho an'ny fampiharana izay ilana hafainganam-pandeha avo, ny paompy vita amin'ny compact dia notaterina tamin'ny fampiasana SMA film manify ho an'ny fampiharana atosiky ny micropump23.Ny faharetan'ny fiara amin'ny sarimihetsika manify SMA membrane dia singa manan-danja amin'ny fifehezana ny hafainganam-pandehan'ny mpamily.Noho izany, ny motera SMA linear dia manana valiny mavitrika kokoa noho ny motera lohataona na tsorakazo SMA.Ny robotika malefaka sy ny teknolojia mipetaka dia fampiharana roa hafa izay mampiasa actuators miorina amin'ny SMA.Ohatra, mba hanoloana ny actuator mahazatra ampiasaina amin'ny clamp space 25 N, dia novolavolaina ny actuator parallèle parallèle 24.Amin'ny toe-javatra iray hafa, ny SMA malefaka actuator dia noforonina mifototra amin'ny tariby misy matrix tafiditra afaka mamokatra ny ambony indrindra misintona hery ny 30 N. Noho ny mekanika toetra, SMAs dia ampiasaina ihany koa ny famokarana actuators izay maka tahaka ny zava-mitranga biolojika.Ny fampandrosoana iray toy izany dia ahitana robot 12-cell izay biomimetika amin'ny zavamananaina mitovy amin'ny kankana amin'ny tany miaraka amin'ny SMA mba hamoronana hetsika sinusoidal mankany amin'ny afo26,27.
Araka ny voalaza teo aloha dia misy fetra ny hery ambony indrindra azo avy amin'ny actuators miorina amin'ny SMA.Mba hamahana ity olana ity, ity fanadihadiana ity dia manolotra firafitry ny hozatry ny bimodal biomimetika.Entin'ny tariby firaka fahatsiarovana endrika.Izy io dia manome rafitra fanasokajiana izay ahitana tariby firaka fitadidiana endrika maromaro.Hatramin'izao, tsy nisy actuators miorina amin'ny SMA manana maritrano mitovy amin'izany no notaterina tao amin'ny literatiora.Ity rafitra miavaka sy vaovao miorina amin'ny SMA ity dia novolavolaina mba handinihana ny fitondran-tenan'ny SMA mandritra ny fampifanarahana ny hozatry ny bimodal.Raha ampitahaina amin'ireo actuators miorina amin'ny SMA, ny tanjon'ity fanadihadiana ity dia ny hamorona actuator biomimetic dipvalerate hamokatra hery ambony kokoa amin'ny boky kely.Raha ampitahaina amin'ny fiara mandeha amin'ny maotera stepper mahazatra ampiasaina amin'ny rafitra automatique sy fanaraha-maso HVAC, ny famolavolana bimodal bimodal miorina amin'ny SMA dia mampihena ny lanjan'ny mekanika fiara amin'ny 67%.Amin'ity manaraka ity, ny teny hoe "hozatra" sy "fiara" dia ampiasaina mifanakalo.Ity fanadihadiana ity dia manadihady ny simulation multiphysique amin'ny fiara toy izany.Ny fitondran-tena mekanika amin'ny rafitra toy izany dia nodinihina tamin'ny fomba fanandramana sy famakafakana.Ny fizarana hery sy ny mari-pana dia nodinihina bebe kokoa tamin'ny voltase fampidirana 7 V. Taorian'izay dia natao ny famakafakana parametrika mba hahatakarana bebe kokoa ny fifandraisana misy eo amin'ny mari-pamantarana fototra sy ny hery mivoaka.Farany, noheverina ny actuators hierarchical ary natolotra ho faritra mety ho avy ho an'ny actuator tsy magnetika ho an'ny fampiharana prosthetika ny fiantraikan'ny ambaratonga ambony.Araka ny vokatry ny fanadihadiana voalaza teo aloha, ny fampiasana ny maritrano dingana tokana dia mamokatra hery farafahakeliny in-efatra ka hatramin'ny dimy heny noho ireo actuators miorina amin'ny SMA.Fanampin'izany, ny herin'ny fiara mitovy amin'ny kapila multi-level dia hita fa avo folo heny noho ny an'ny fiara mahazatra SMA.Ny fandinihana avy eo dia mitatitra ireo masontsivana manan-danja amin'ny fampiasana famakafakana ny fahatsapan-tena eo amin'ny endrika samihafa sy ny fari-pidirana.Ny halavan'ny voalohany amin'ny tariby SMA (\(l_0\)), ny zoro pinnate (\(\alpha\)) ary ny isan'ny kofehy tokana (n) amin'ny tady tsirairay dia misy fiantraikany ratsy eo amin'ny halehiben'ny herin'ny fiara.tanjaka, raha toa kosa ny voltase fampidirana (angovo) dia nifamatotra tsara.
Ny tariby SMA dia mampiseho ny fiantraikan'ny fitadidiana endrika (SME) hita ao amin'ny fianakaviana nickel-titanium (Ni-Ti).Amin'ny ankapobeny, ny SMA dia mampiseho dingana roa miankina amin'ny mari-pana: dingana ambany hafanana sy dingana ambony.Ireo dingana roa ireo dia manana toetra miavaka noho ny fisian'ny rafitra kristaly samihafa.Ao amin'ny dingana austenite (dingana mari-pana ambony) misy eo ambonin'ny mari-pana fiovan'ny toetr'andro, ny fitaovana dia mampiseho tanjaka avo ary tsy dia mikorontana eo ambanin'ny enta-mavesatra.Ny firaka dia mihetsika toy ny vy tsy misy pentina, noho izany dia mahatohitra ny fanerena mihetsika ambony kokoa.Manararaotra ity fananan'ny firaka Ni-Ti ity, ny tariby SMA dia mitongilana mba hamorona actuator.Ny maodely famakafakana mety dia novolavolaina mba hahatakarana ny mekanika fototra amin'ny fitondran-tena mafana an'ny SMA eo ambanin'ny fitaoman'ny masontsivana isan-karazany sy ny geometrika isan-karazany.Nisy fifanarahana tsara azo teo amin'ny valin'ny fanandramana sy ny famakafakana.
Nisy fanadihadiana andrana natao tamin'ny prototype aseho amin'ny sary 9a mba hanombanana ny fahombiazan'ny fiara bimodal mifototra amin'ny SMA.Ny roa amin'ireo toetra ireo, ny hery ateraky ny fiara (herin'ny hozatra) sy ny mari-pana amin'ny tariby SMA (temperature SMA), dia norefesina tamin'ny fanandramana.Rehefa mitombo ny fahasamihafan'ny voltase amin'ny halavan'ny tariby ao anaty fiara, dia mitombo ny hafanan'ny tariby noho ny fiantraikan'ny fanafanana Joule.Ny voltase fampidirana dia nampiharina tamin'ny tsingerina 10-s roa (aseho ho teboka mena amin'ny sary 2a, b) miaraka amin'ny fe-potoana mangatsiaka 15-s eo anelanelan'ny tsingerina tsirairay.Ny herin'ny fanakanana dia norefesina tamin'ny alàlan'ny fandrefesana piezoelectric, ary ny fizarana mari-pana amin'ny tariby SMA dia naraha-maso tamin'ny fotoana tena izy tamin'ny fampiasana fakantsary LWIR avo lenta siantifika (jereo ny toetran'ny fitaovana ampiasaina ao amin'ny Table 2).dia mampiseho fa mandritra ny dingana avo lenta, ny maripanan'ny tariby dia mitombo monotonically, fa rehefa tsy misy courant dia midina hatrany ny hafanan'ny tariby.Ao amin'ny fanamboarana andrana amin'izao fotoana izao, ny mari-pana amin'ny tariby SMA dia nihena nandritra ny fampangatsiahana, saingy mbola mihoatra ny mari-pana manodidina izany.Amin'ny aviavy.2e dia mampiseho sarin'ny mari-pana amin'ny tariby SMA nalaina tamin'ny fakantsary LWIR.Etsy an-danin'izany, ao amin'ny fig.2a dia mampiseho ny hery fanakanana ateraky ny rafitra fiara.Rehefa mihoatra ny hery mamerina amin'ny lohataona ny herin'ny hozatra, dia manomboka mihetsika ny sandry azo mihetsika, araka ny aseho amin'ny sary 9a.Raha vantany vao manomboka ny fampandehanana, dia mifandray amin'ny sensor ny sandry azo mihetsika, ka mamorona hery vatana, araka ny asehon'ny sary.2 c,d.Rehefa manakaiky ny \(84\,^{\circ}\hbox {C}\ ny mari-pana ambony indrindra dia 105 N.
Ny tabilao dia mampiseho ny valin'ny fanandramana amin'ny mari-pana amin'ny tariby SMA sy ny hery ateraky ny bimodal actuator miorina amin'ny SMA mandritra ny tsingerina roa.Ampidirina ao anatin'ny tsingerina 10 segondra roa (aseho amin'ny teboka mena) ny voltase fampidirana ary misy fe-potoana mangatsiaka 15 segondra eo anelanelan'ny tsingerina tsirairay.Ny tariby SMA ampiasaina amin'ny andrana dia tariby Flexinol savaivony 0,51 mm avy amin'ny Dynalloy, Inc. mampiasa fakan-tsary LWIR rindrambaiko FLIR ResearchIR.Ny mari-pamantarana geometrika raisina amin'ny andrana dia omena amin'ny tabilao.iray.
Ny valin'ny simulation amin'ny modely matematika sy ny valin'ny fanandramana dia ampitahaina amin'ny toetry ny voltase fampidirana 7V, araka ny aseho amin'ny sary.5.Araka ny vokatry ny famakafakana parametric sy mba hisorohana ny mety ho overheating ny SMA tariby, dia nanome hery ny 11.2 W ny actuator.Ny famatsiana herinaratra DC azo zahana dia nampiasaina hamatsiana 7V ho toy ny voltase fampidirana, ary ny 1.6A dia norefesina manerana ny tariby.Ny hery ateraky ny fiara sy ny hafanan'ny SDR dia mitombo rehefa ampiharina.Miaraka amin'ny voltase fampidirana 7V, ny hery avo indrindra azo avy amin'ny valin'ny simulation sy ny valin'ny fanandramana tamin'ny tsingerina voalohany dia 78 N sy 96 N, tsirairay avy.Ao amin'ny tsingerina faharoa, ny tanjaky ny vokatra farany indrindra amin'ny simulation sy ny valin'ny fanandramana dia 150 N sy 105 N, tsirairay avy.Ny tsy fitovizan'ny fandrefesana ny herin'ny occlusion sy ny angona andrana dia mety noho ny fomba fandrefesana ny hery occlusion.Ny valin'ny fanandramana aseho amin'ny aviavy.5a mifanitsy amin'ny fandrefesana ny hery fanidy, izay norefesina indray rehefa nifandray tamin'ny PACEline CFT/5kN piezoelectric transducer hery ny fiara, araka ny aseho amin'ny sary.2s.Noho izany, rehefa tsy mifandray amin'ny sensor ny hery amin'ny fiandohan'ny faritra mangatsiaka ny tohatra fiara, dia lasa aotra avy hatrany ny hery, araka ny aseho amin'ny sary 2d.Ankoatr'izay, ireo masontsivana hafa izay misy fiantraikany amin'ny fananganana hery amin'ny tsingerina manaraka dia ny sandan'ny fotoana mangatsiaka sy ny coefficient ny famindrana hafanana convective tamin'ny tsingerina teo aloha.Avy amin'ny aviavy.2b, dia hita fa taorian'ny vanim-potoana mangatsiaka 15 segondra, ny SMA tariby dia tsy tonga amin'ny mari-pana ary noho izany dia nanana mari-pana voalohany ambony kokoa (\ (40 \, ^ {\ circ } \ hbox {C} \)) tamin'ny fihodinana faharoa mitondra fiara raha oharina amin'ny tsingerina voalohany (\ (25 \, ^ {\ circ} \ hbox {C} \)).Noho izany, raha ampitahaina amin'ny tsingerina voalohany, ny mari-pana amin'ny tariby SMA mandritra ny tsingerin'ny fanafanana faharoa dia mahatratra ny mari-pana austenite voalohany (\(A_s\)) aloha ary mijanona ao anatin'ny vanim-potoana tetezamita lava kokoa, ka miteraka adin-tsaina sy hery.Amin'ny lafiny iray, ny fizarana mari-pana mandritra ny fihodinan'ny fanafanana sy ny fampangatsiahana azo avy amin'ny fanandramana sy ny simulation dia manana fitoviana avo lenta amin'ny ohatra avy amin'ny fanadihadiana thermographic.Ny famakafakana fampitahana ny angon-drakitra mafana amin'ny tariby SMA avy amin'ny andrana sy ny simulations dia nampiseho tsy fitoviana nandritra ny fihodinan'ny hafanana sy ny fampangatsiahana ary ao anatin'ny fandeferana azo ekena ho an'ny angona andrana.Ny mari-pana ambony indrindra amin'ny tariby SMA, azo avy amin'ny valin'ny simulation sy ny andrana tamin'ny tsingerina voalohany, dia \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) sy \(75\,^{\circ }\hbox {C }\, tsirairay avy), ary amin'ny tsingerina faharoa ny mari-pana ambony indrindra amin'ny tariby SMA dia \(94\,^}h \(94\,^}h \(94\,^) {\circ }3,^ {\circ }3, ^ {\ circ }3 C}\).Ny modely novolavolaina ifotony dia manamafy ny vokatry ny fiantraikan'ny fitadidiana endrika.Ny anjara asan'ny havizanana sy ny hafanana tafahoatra dia tsy nodinihina tamin'ity famerenana ity.Amin'ny ho avy dia hatsaraina ny modely mba hampidirana ny tantaran'ny adin-tsaina amin'ny tariby SMA, ka mahatonga azy io ho mety kokoa amin'ny fampiharana injeniera.Ny herin'ny famoahana fiara sy ny mari-pana amin'ny SMA azo avy amin'ny bloc Simulink dia ao anatin'ny fandeferana azo ekena amin'ny angon-drakitra andrana amin'ny toe-javatra misy ny fidiran'ny pulso 7 V. Izany dia manamafy ny fahamendrehana sy ny fahamendrehan'ny modely matematika novolavolaina.
Ny maodely matematika dia novolavolaina tao amin'ny tontolo MathWorks Simulink R2020b amin'ny fampiasana ny equations fototra voalaza ao amin'ny fizarana Methods.Amin'ny aviavy.Ny 3b dia mampiseho kisary sakana amin'ny maodely matematika Simulink.Ny modely dia novolavolaina ho an'ny pulso volt input 7V araka ny aseho amin'ny sary 2a, b.Ny soatoavin'ny masontsivana ampiasaina amin'ny simulation dia voatanisa ao amin'ny tabilao 1. Ny valin'ny simulation ny dingana mandalo dia aseho amin'ny sary 1 sy 1. Sary 3a sy 4. Ao amin'ny sary.Ny 4a,b dia mampiseho ny voltase induced ao amin'ny tariby SMA sy ny hery ateraky ny actuator ho toy ny fiasan'ny fotoana. Mandritra ny fiovan'ny toetr'andro (fanamafisana), rehefa ny mari-pana amin'ny tariby SMA, \ (T <A_s ^ {\ prime} \) (stress-modified austenite phase start temperature), dia ho aotra ny tahan'ny fiovan'ny ampahany amin'ny martensite volume (\(\dot{\xi}\)). Mandritra ny fiovan'ny toetr'andro (fanamafisana), rehefa ny mari-pana amin'ny tariby SMA, \ (T <A_s ^ {\ prime} \) (stress-modified austenite phase start temperature), dia ho aotra ny tahan'ny fiovan'ny ampahany amin'ny martensite volume (\(\dot{\ xi }\)). Во время обратного превращения (нагрева), когда температура проволоки SMA, \(T < A_s^{\prime}\) (температура начала аустеанипина цанфорный жением), скорость изменения объемной доли мартенсита (\(\dot{\ xi }\)) будет равно нулю. Nandritra ny fiovana mivadika (fanafanana), rehefa ny mari-pana ny SMA tariby, \(T <A_s^{\prime}\) (stress-novaina austenite manomboka mari-pana), ny tahan'ny fiovana ny martensite ampahany ampahany (\(\dot{\ xi }\ )) dia ho aotra.在反向转变（加热）过程中，当SMA 线温度\(T < A_s^{\prime}\)（应力修正奥氏佷子奥氏佷小相，氏体就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) Ny valin'ny simulation mampiseho ny fitsinjarana ny mari-pana sy ny mari-pana amin'ny fifandonana vokatry ny adin-tsaina ao amin'ny actuator divalerate miorina amin'ny SMA.Rehefa ny mari-pana tariby miampita ny austenite tetezamita mari-pana ao amin'ny fanafanana dingana, ny novaina austenite tetezamita manomboka ny mari-pana, ary toy izany koa, rehefa tariby tariby mari-pana niampita ny martensitic tetezamita mari-pana ao amin'ny hihena ny mari-pana ny martensitic tetezamita.SMA ho an'ny modely famakafakana ny fizotran'ny hetsika.(Mba hahitana antsipiriany momba ny zana-rafitra tsirairay amin'ny modely Simulink dia jereo ny fizarana fanampiny amin'ny rakitra fanampiny.)
Ny vokatry ny famakafakana ho an'ny fizarana mari-pamantarana samihafa dia aseho ho an'ny tsingerina roa amin'ny tsipika fampidirana 7V (tsingerina mafana 10 segondra ary tsingerina mangatsiaka 15 segondra).Raha ny (ac) sy (e) dia mampiseho ny fizarana amin'ny fotoana, amin'ny lafiny iray kosa, (d) sy (f) mampiseho ny fizarana miaraka amin'ny mari-pana.Ho an'ny fepetra fampidirana tsirairay, ny adin-tsaina ambony indrindra dia 106 MPa (latsaky ny 345 MPa, tanjaky ny tariby), ny hery dia 150 N, ny fifindran'ny ambony indrindra dia 270 µm, ary ny ampahany kely indrindra amin'ny martensitika dia 0.91.Amin'ny lafiny iray, ny fiovan'ny adin-tsaina sy ny fiovan'ny ampahany amin'ny martensite miaraka amin'ny mari-pana dia mitovy amin'ny toetran'ny hysteresis.
Ny fanazavana mitovy dia mihatra amin'ny fiovan'ny mivantana (fampangatsiahana) avy amin'ny dingana austenite mankany amin'ny dingana martensite, izay tsara indrindra ny mari-pana tariby SMA (T) ary ny mari-pana farany amin'ny dingana martensite novaina adin-tsaina (\(M_f^{\prime}\ )).Amin'ny aviavy.4d, f dia mampiseho ny fiovan'ny adin-tsaina (\(\sigma\)) sy ny ampahany amin'ny martensite (\ (\ xi \)) ao amin'ny tariby SMA ho toy ny fiasan'ny fiovan'ny mari-pana amin'ny tariby SMA (T), ho an'ny cycles roa.Amin'ny aviavy.Ny sary 3a dia mampiseho ny fiovan'ny mari-pana amin'ny tariby SMA miaraka amin'ny fotoana arakaraka ny fidiran'ny pulso.Araka ny hita amin'ny sary, ny mari-pana amin'ny tariby dia mitombo hatrany amin'ny fanomezana loharano hafanana amin'ny aotra malefaka sy ny fampangatsiahana convective manaraka.Mandritra ny fanafanana, ny retransformation ny martensite amin'ny austenite dingana manomboka rehefa ny SMA tariby mari-pana (T) hiampita ny adin-tsaina-nahitsy austenite nucleation mari-pana (\(A_s^{\prime}\)).Mandritra io dingana io, ny tariby SMA dia voatsindry ary ny actuator dia miteraka hery.Ary mandritra ny fampangatsiahana, rehefa miampita ny mari-pana amin'ny tariby SMA (T) ny mari-pana nucleation amin'ny dingana martensite novaina adin-tsaina (\(M_s^{\prime}\)) dia misy fiovana tsara avy amin'ny dingana austenite mankany amin'ny dingana martensite.mihena ny herin'ny fiara.
Ny lafiny qualitative lehibe amin'ny fiara bimodal mifototra amin'ny SMA dia azo avy amin'ny valin'ny simulation.Amin'ny trangan'ny fidiran'ny pulsation, dia mitombo ny mari-pana amin'ny tariby SMA noho ny fiantraikan'ny fanafanana Joule.Ny sanda voalohany amin'ny ampahany amin'ny martensite volume (\(\xi\)) dia napetraka amin'ny 1, satria ny fitaovana dia voalohany amin'ny dingana martensitika tanteraka.Raha mitohy ny hafanana ny tariby, ny mari-pana amin'ny SMA tariby dia mihoatra ny adin-tsaina-nahitsy austenite nucleation mari-pana \ (A_s ^ {\ prime} \), niteraka ny fihenan'ny ny martensite ampahany ampahany, araka ny aseho ao amin'ny Figure 4c.Ankoatra izany, ao amin'ny fig.Ny 4e dia mampiseho ny fizarana ny kapoka amin'ny actuator amin'ny fotoana, ary amin'ny aviavy.5 - hery mitarika ho toy ny fiasan'ny fotoana.Ny rafitra mifandraika amin'ny equation dia ahitana ny mari-pana, ny ampahany amin'ny martensite, ary ny adin-tsaina izay mivoatra ao amin'ny tariby, ka miteraka fihenan'ny tariby SMA sy ny hery ateraky ny actuator.Araka ny asehon’ny sary.4d, f, fiovaovan'ny voly miaraka amin'ny mari-pana sy ny fiovaovan'ny ampahany amin'ny martensite miaraka amin'ny mari-pana dia mifanaraka amin'ny toetran'ny hysteresis an'ny SMA amin'ny tranga simulated amin'ny 7 V.
Ny fampitahana ny mari-pamantarana mitondra fiara dia azo tamin'ny alalan'ny fanandramana sy ny kajikajy famakafakana.Ny tariby dia nampidirina tamin'ny 7 V ho an'ny 10 segondra, avy eo dia nangatsiaka nandritra ny 15 segondra (dingana fampangatsiahana) nandritra ny tsingerina roa.Ny zoro pinnate dia napetraka amin'ny \ (40 ^ {\ circ} \) ary ny halavan'ny tariby SMA isaky ny tongotra tsirairay dia napetraka amin'ny 83mm.(a) Fandrefesana ny herin'ny fiara miaraka amin'ny sela enta-mavesatra (b) Fanaraha-maso ny mari-pana amin'ny tariby miaraka amin'ny fakan-tsary infrared thermal.
Mba hahatakarana ny fiantraikan'ny mari-pamantarana ara-batana amin'ny hery vokarin'ny fiara, dia natao ny famakafakana ny fahatsapan'ny maodely matematika amin'ireo mari-pamantarana ara-batana voafantina, ary ny mari-pamantarana dia nozaraina araka ny heriny.Voalohany, ny santionan'ny masontsivana modely dia natao tamin'ny fampiasana fitsipika famolavolana fanandramana izay nanaraka ny fizarana fanamiana (jereo ny fizarana fanampiny momba ny fanadihadiana momba ny fahatsapana).Amin'ity tranga ity, ny masontsivana modely dia ahitana ny fidirana malefaka (\(V_{in}\)), voalohany SMA tariby halavan'ny (\(l_0\)), telozoro zoro (\(\alpha\)), mitanila lohataona tsy tapaka (\(K_x\)), ny convective hafanana famindrana coefficient (\(h_T\)) ary ny isan'ny unimodal sampana (n).Amin'ny dingana manaraka, ny tanjaky ny hozatra ambony indrindra dia nofidina ho fitakiana famolavolana fandalinana ary azo ny vokatry ny parametrika amin'ny karazana varimbazaha tsirairay.Ny tornado ho an'ny famakafakana ny fahatsapana dia avy amin'ny coefficients mifandraika amin'ny paramètre tsirairay, araka ny aseho amin'ny sary 6a.
(a) Ny soatoavin'ny coefficient mifandraika amin'ny mari-pamantarana modely sy ny fiantraikany amin'ny herin'ny famoahana ambony indrindra amin'ny vondrona tokana 2500 amin'ireo mari-pamantarana modely etsy ambony dia aseho amin'ny tornado plot.Ny tabilao dia mampiseho ny fifandraisan'ny laharan'ny tondro maromaro.Mazava fa \(V_{in}\) no hany masontsivana misy fifamatorana tsara, ary \(l_0\) no masontsivana manana fifandraisana ratsy ambony indrindra.Ny vokatry ny masontsivana isan-karazany amin'ny fitambarana isan-karazany amin'ny tanjaky ny hozatra ambony dia aseho ao amin'ny (b, c).\(K_x\) dia avy amin'ny 400 ka hatramin'ny 800 N/m ary n eo anelanelan'ny 4 ka hatramin'ny 24. Voltage (\(V_{in}\)) niova avy amin'ny 4V ka hatramin'ny 10V, ny halavan'ny tariby (\(l_{0 } \)) dia niova avy amin'ny 40 ka hatramin'ny 100 mm, ary ny zoro rambony (\) \ 0 \ 6.
Amin'ny aviavy.Ny 6a dia mampiseho ny tornado misy coefficients mifandraika isan-karazany ho an'ny mari-pamantarana tsirairay miaraka amin'ny fepetra takiana amin'ny famolavolana hery.Avy amin'ny aviavy.6a dia hita fa ny masontsivana malefaka (\ (V_ {in} \)) dia mifandray mivantana amin'ny hery Output ambony indrindra, ary ny convective hafanana famindrana coefficient (\ (h_T \)), lelafo zoro (\ ( \ alpha \)), fifindran'ny lohataona tsy tapaka ( \ (K_x \)) dia ratsy mifandray amin'ny Output hery sy ny tariby voalohany (\) a (l) ny tariby voalohany (\) ny tariby (\) ny tariby (\) ny laharana voalohany (\) ny SMA. fifandraisana mahery vaika Inverse Raha misy fifandraisana mivantana Raha misy sanda ambony kokoa amin'ny coefficient fifandraisana malefaka (\(V_ {in}\)) dia manondro fa io parameter io dia manana fiantraikany lehibe indrindra amin'ny famoahana herinaratra.Ny famakafakana hafa mitovy amin'izany dia mandrefy ny hery faratampony amin'ny fanombanana ny vokatry ny masontsivana samihafa amin'ny fitambarana samihafa amin'ny habaka kajy roa, araka ny aseho amin'ny sary 6b, c.Ny \(V_{in}\) sy \(l_0\), \(\alpha\) ary \(l_0\) dia manana lamina mitovy, ary ny grafika dia mampiseho fa ny \(V_{in}\) sy \(\ alpha \ ) ary \(\ alpha \) dia manana lamina mitovy.Ny sanda kely kokoa amin'ny \(l_0\) dia miteraka hery ambony kokoa.Ny tsipika roa hafa dia mifanaraka amin'ny sary 6a, izay n sy \ (K_x \) dia mifamatotra ratsy ary \ (V_ {in} \) dia mifamatotra tsara.Ity famakafakana ity dia manampy amin'ny famaritana sy hanitsiana ireo mari-pamantarana misy fiantraikany izay ahafahan'ny hery mivoaka, ny famelezana ary ny fahombiazan'ny rafi-pandrefesana amin'ny fepetra sy ny fampiharana.
Ny asa fikarohana amin'izao fotoana izao dia mampiditra sy manadihady ireo fiara an-tanandehibe miaraka amin'ny ambaratonga N.Ao amin'ny ambaratonga roa ambaratonga, araka ny aseho ao amin'ny sary. 7a, izay raha tokony ho ny SMA tsirairay tariby ny ambaratonga voalohany actuator, ny bimodal fandaharana dia tratra, araka ny aseho amin'ny sary.9e.Amin'ny aviavy.Ny 7c dia mampiseho ny fomba nandrakofana ny tariby SMA manodidina ny sandry azo mihetsika (sandry fanampiny) izay mihetsika amin'ny lalana lava.Na izany aza, ny sandrin'ny movable voalohany dia mitohy mihetsiketsika mitovy amin'ny sandry azo mihetsika amin'ny 1st stage multi-stage actuator.Amin'ny ankapobeny, ny fiara N-dingana dia noforonina amin'ny fanoloana ny \(N-1\) tariby SMA amin'ny fiara dingana voalohany.Vokatr'izany, ny sampana tsirairay dia maka tahaka ny dingana voalohany, afa-tsy ny sampana izay mitazona ny tariby.Amin'izany fomba izany dia azo amboarina ireo rafitra misy akany izay mamorona hery izay avo im-betsaka noho ny herin'ny fiara voalohany.Ao amin'ity fandalinana ity, isaky ny ambaratonga, ny halavan'ny tariby SMA mahomby amin'ny 1 m dia noraisina, araka ny aseho amin'ny endrika tabilao ao amin'ny sary 7d.Ny ankehitriny amin'ny alalan'ny tariby tsirairay amin'ny endrika unimodal tsirairay sy ny vokatra prestress sy ny voltase isaky ny SMA tariby segment dia mitovy amin'ny ambaratonga tsirairay.Araka ny modely analytikay, ny herin'ny vokatra dia mifamatotra tsara amin'ny haavony, raha toa kosa ny fifindran-toerana dia mifamatotra.Nandritra izany fotoana izany, nisy fifampiraharahana teo amin'ny fifindran'ny toerana sy ny tanjaky ny hozatra.Araka ny hita ao amin’ny fig.7b, raha ny hery ambony indrindra dia tratra amin'ny isan'ny sosona be indrindra, ny fifindran-toerana lehibe indrindra dia hita ao amin'ny sosona ambany indrindra.Rehefa napetraka ho \(N=5\) ny haavon'ny ambaratongam-pahefana, dia hita ny herin'ny hozatra tampon'ny 2,58 kN miaraka amin'ny kapoka 2 hita \(\upmu\)m.Amin'ny lafiny iray, ny fiara dingana voalohany dia miteraka hery 150 N amin'ny tsipika 277 \(\upmu\)m.Ny actuators isan-karazany dia afaka maka tahaka ny hozatra biolojika tena izy, izay misy hozatra artifisialy mifototra amin'ny metaly fitadidiana endrika dia afaka miteraka hery avo kokoa amin'ny hetsika mazava sy tsara kokoa.Ny fetran'ity famolavolana kely ity dia ny hoe rehefa mitombo ny ambaratongam-pahefana dia mihena be ny hetsika ary mitombo ny fahasarotan'ny fizotran'ny famokarana fiara.
(a) Ny rafitra roa-dingana (\(N=2\)) miendrika soson'ny fitadidiana firaka tsipika dia aseho amin'ny endrika bimodal.Ny modely natolotra dia tratra tamin'ny fanoloana ny tariby SMA ao amin'ny actuator misy sosona dingana voalohany amin'ny actuator misy sosona iray hafa.(c) Deformed configuration ny dingana faharoa multilayer actuator.b) Famaritana ny fizarana hery sy fifindra-monina arakaraka ny isan'ny ambaratonga.Hita fa ny herin'ny tampon'ny actuator dia mifamatotra tsara amin'ny haavon'ny mari-pamantarana eo amin'ny grafika, raha toa ka misy ifandraisany amin'ny haavon'ny mizana kosa ny famelezana.Ny ankehitriny sy ny pre-voltage amin'ny tariby tsirairay dia tsy miova amin'ny ambaratonga rehetra.(d) Ny latabatra dia mampiseho ny isan'ny paompy sy ny halavan'ny tariby SMA (fibre) isaky ny ambaratonga.Ny toetran'ny tariby dia aseho amin'ny fanondroana 1, ary ny isan'ny sampana faharoa (iray mifandray amin'ny tongotra voalohany) dia asehon'ny isa lehibe indrindra amin'ny famandrihana.Ohatra, amin'ny ambaratonga 5, \(n_1\) dia manondro ny isan'ny tariby SMA misy ao amin'ny rafitra bimodal tsirairay, ary ny \(n_5\) dia manondro ny isan'ny tongotra fanampiny (iray mifandray amin'ny tongotra lehibe).
Fomba isan-karazany no natolotry ny mpikaroka maro mba hamolavola ny fitondran-tenan'ny SMA miaraka amin'ny fitadidiana endrika, izay miankina amin'ny toetra thermomechanika miaraka amin'ny fiovan'ny macroscopic amin'ny rafitra kristaly mifandraika amin'ny fiovan'ny dingana.Ny famolavolana fomba amam-panao dia tena sarotra.Ny maodely fenomenolojika be mpampiasa indrindra dia natolotry ny Tanaka28 ary ampiasaina betsaka amin'ny fampiharana injeniera.Ny maodely fenomenolojika natolotr'i Tanaka [28] dia mihevitra fa ny ampahany amin'ny martensite dia miasa amin'ny mari-pana sy ny adin-tsaina.Taty aoriana, i Liang sy Rogers29 ary Brinson30 dia nanolotra modely iray izay niheverana ny dinamika fifindran'ny dingana ho toy ny fiasan'ny cosine amin'ny voltora sy ny mari-pana, miaraka amin'ny fanovana kely amin'ny modely.Becker sy Brinson dia nanolotra modely kinetika mifototra amin'ny dingana mba hamolavola ny fitondran-tenan'ny fitaovana SMA ao anatin'ny fepetra mavesatra tsy misy dikany ary koa ny fifindrana ampahany.Banerjee32 dia mampiasa ny fomba fihetsehan'i Bekker sy Brinson31 amin'ny fizotry ny diagrama amin'ny fizaran-taona mba haka tahaka ny fanodikodinana fahalalahana iray novolavolain'i Elahinia sy Ahmadian33.Ny fomba kinetika mifototra amin'ny diagrama amin'ny dingana, izay mandinika ny fiovan'ny tsy monotonika amin'ny voltora miaraka amin'ny mari-pana, dia sarotra ny mampihatra amin'ny fampiharana injeniera.Elakhinia sy Ahmadian dia misarika ny saina amin'ireo lesoka amin'ny modely fenomenolojika efa misy ary manolotra modely fenomenolojika lava kokoa handinihana sy hamaritana ny fitondran-tena fitadidiana endrika ao anatin'ny toe-javatra sarotra.
Ny modely ara-drafitra amin'ny tariby SMA dia manome adin-tsaina (\(\sigma \)), tebiteby (\(\ epsilon \)), mari-pana (T), ary ampahany amin'ny volan'ny martensite (\(\ xi \)) amin'ny tariby SMA.Ny maodely constitutive fenomenolojika dia natolotry ny Tanaka28 voalohany ary noraisin'i Liang29 sy Brinson30 taty aoriana.Ny derivative ny equation dia manana endrika:
izay ny E dia ny dingana miankina amin'ny SMA Young's modulus azo amin'ny fampiasana \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) sy \(E_A\) ary \(E_M\) maneho ny modulus Young dia austenitic sy martensitic phases, ary ny coefficient ny fanitarana thermal dia asehon'ny \ (\\ theta).Ny anton'ny fandraisan'anjaran'ny dingana tetezamita dia \(\Omega = -E \epsilon _L\) ary \(\epsilon _L\) no tady azo sitrana ambony indrindra ao amin'ny tariby SMA.
Mifanojo amin'ny fonction cosine novolavolain'i Liang29 ny equation dynamics phase ary noraisin'i Brinson30 taty aoriana fa tsy ny function exponential natolotry ny Tanaka28.Ny maodely tetezamita amin'ny dingana dia fanitarana ny maodely natolotr'i Elakhinia sy Ahmadian34 ary novaina araka ny fepetran'ny tetezamita nomen'i Liang29 sy Brinson30.Ny fepetra ampiasaina amin'ity maodely tetezamita ity dia manan-kery eo ambanin'ny enta-mavesatra thermomechanika sarotra.Isaky ny fotoana, ny sandan'ny ampahany amin'ny martensite dia kajy rehefa mamolavola ny equation constitutive.
Ny fitovian'ny retransformation mifehy, aseho amin'ny fiovan'ny martensite ho austenite eo ambanin'ny fepetra fanafanana, dia toy izao manaraka izao:
izay ny \(\xi\) dia ny ampahany amin'ny martensite, \(\xi _M\) dia ny ampahany amin'ny martensite azo alohan'ny fanafanana, \(\displaystyle a_A = \ pi /(A_f - A_s) \), \ ( \displaystyle b_A = -a_A/C_A\) ary \(C_A\) - ny mari-pana, T_A\) - ny mari-pana sy ny mari-pana \ (C_A\) - ny mari-pana, T - A / SMA ) - fanombohana sy fiafaran'ny dingana austenite, tsirairay avy, mari-pana.
Ny fampitoviana fanaraha-maso mivantana, asehon'ny fiovan'ny dingana amin'ny austenite ho martensite amin'ny toe-javatra mangatsiaka, dia:
izay ny \(\xi _A\) dia ny ampahany amin'ny martensite azo alohan'ny fampangatsiahana, \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) ary \ ( C_M \) - masontsivana mifanentana amin'ny curve, T - SMA tariby mari-pana, \(M_s\) ny mari-pana farany, \(M_s\) ary ny mari-pana amin'ny farany, \(M_s \)
Aorian'ny fanavahana ny equation (3) sy ny (4), dia tsotsotra amin'ny endrika manaraka ny equations invers sy direct transformation:
Mandritra ny fiovana mandroso sy mihemotra \(\eta _{\sigma}\) sy \(\eta _{T}\) dia maka sanda samihafa.Ny fampitoviana fototra mifandray amin'ny \(\eta _{\sigma}\) sy \(\eta _{T}\) dia nalaina ary noresahina tamin'ny antsipiriany tao amin'ny fizarana fanampiny.
Ny angovo mafana ilaina amin'ny fampiakarana ny mari-pana amin'ny tariby SMA dia avy amin'ny fiantraikan'ny fanafanana Joule.Ny angovo mafana mifoka na navoakan'ny tariby SMA dia asehon'ny hafanana latent amin'ny fiovan'ny toetr'andro.Ny fahaverezan'ny hafanana ao amin'ny tariby SMA dia noho ny convection an-tery, ary nomena ny vokatry ny taratra tsinontsinona, ny fifandanjana angovo hafanana dia toy izao manaraka izao:
Aiza ny \ (m_ {wire}\) dia ny totalin'ny faobe amin'ny SMA tariby, \ (c_{p}\) dia ny hafanana manokana fahafahan'ny SMA, \ (V_ {in} \) dia ny malefaka ampiharina amin'ny tariby, \ (R_ {ohm} \ ) - dingana-miankina fanoherana SMA, voafaritra ho;\ (R_ {ohm} = (l / A_ {cross}) [\ xi r_M + (1- \ xi ) r_A] \ ) izay \ (r_M \ ) sy \ (r_A \) dia ny tahan'ny SMA phase amin'ny martensite sy austenite, tsirairay avy, \ (A_ {c} \) dia ny velaran'ny tariby SMA, \ (\Delta H firaka.Ny hafanan'ny fifindran'ny tariby, T ary \ (T_ {\ infty} \) dia ny mari-pana amin'ny tariby SMA sy ny tontolo iainana, tsirairay avy.
Rehefa mihetsiketsika ny tariby firaka fitadidiana endrika, dia mipoitra ny tariby, mamorona hery ao amin'ny sampana tsirairay amin'ny endrika bimodal antsoina hoe hery fibre.Ny tanjaky ny fibra ao amin'ny tady tsirairay amin'ny tariby SMA dia mamorona ny hery hozatra hihetsika, araka ny asehon'ny sary 9e.Noho ny fisian'ny lohataona mitongilana, ny totalin'ny herin'ny hozatra Nth multilayer actuator dia:
Ny fanoloana ny \(N = 1 \) amin'ny equation (7), ny tanjaky ny hozatry ny prototype bimodal dingana voalohany dia azo alaina toy izao manaraka izao:
izay n ny isan'ny tongotra tsy misy maodely, \(F_m\) dia ny herin'ny hozatra vokatry ny fiara, \(F_f \) dia ny tanjaky ny fibre ao amin'ny tariby SMA, \ (K_x \) dia ny hamafin'ny fitongilanana.lohataona, \ (\ alpha \) dia ny zoro ny telozoro, \ (x_0 \) dia ny voalohany offset ny mitongilana lohataona mba hitazonana ny SMA tariby ao amin'ny toerana efa nihenjana, ary \(\Delta x\) dia ny actuator dia.
Ny fifindran'ny tanteraka na ny hetsika ny fiara (\(\Delta x\)) miankina amin'ny volt (\(\sigma\)) sy ny fihenjanana (\(\epsilon\)) amin'ny SMA tariby ny Nth dingana, ny fiara dia napetraka (jereo ny sary fanampiny ampahany amin'ny output):
Ny equations kinematic dia manome ny fifandraisana misy eo amin'ny fiovaovan'ny fiara (\(\epsilon\)) sy ny fifindran'ny na ny fifindran'ny (\(\Delta x\)).Ny deformation ny Arb tariby ho toy ny asa ny voalohany Arb tariby halavan'ny (\(l_0\)) sy ny tariby halavan'ny (l) amin'ny fotoana rehetra t amin'ny unimodal sampana dia toy izao manaraka izao:
izay ny \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) dia azo amin'ny alalan'ny fampiharana ny formula cosine ao amin'ny \(\Delta\)ABB ', araka ny asehon'ny sary 8. Ho an'ny dingana voalohany amin'ny fiara (\)\(N = 1), \(N = 1) dia ny \(N = 1). \(\alpha _1\) dia \(\alpha \) araka ny aseho ao amin'ny sary 8, amin'ny fanavahana ny fotoana amin'ny Equation (11) sy ny fanoloana ny sandan'ny l, dia azo soratana toy ny:
izay \ (l_0 \) dia ny halavan'ny voalohany amin'ny tariby SMA, l ny halavan'ny tariby amin'ny fotoana rehetra t amin'ny sampana unimodal iray, \(\ epsilon \) dia ny deformation novolavolaina tao amin'ny tariby SMA, ary \ (\ alpha \) dia ny zoro ny telozoro , \ (\Delta x \) dia ny fiara offset (araka ny aseho amin'ny sary 8).
Ny rafitra tokana tokana (\(n=6\) amin'ity sary ity) dia mifamatotra amin'ny andian-dahatsoratra miaraka amin'ny \(V_{in}\) ho toy ny voltase fampidirana.Dingana I: Diagrama schematic amin'ny tariby SMA amin'ny fanamafisana bimodal eo ambanin'ny fepetra aotra aotra Dingana II: Ny rafitra voafehy dia aseho izay misy ny tariby SMA noho ny fiovam-pony, araka ny asehon'ny tsipika mena.
Ho porofon'ny foto-kevitra, dia novolavolaina ny fiara bimodal miorina amin'ny SMA mba hitsapana ny famotsorana ireo fampitoviana fototra miaraka amin'ny vokatra andrana.Ny modely CAD an'ny actuator linear bimodal dia aseho amin'ny sary.9a.Etsy an-danin'izany, ao amin'ny fig.9c dia mampiseho endrika vaovao natolotra ho an'ny fifandraisana prismatika mihodina amin'ny alàlan'ny actuator SMA mifototra amin'ny fiaramanidina roa miaraka amin'ny rafitra bimodal.Namboarina tamin'ny alàlan'ny fanamboarana additive tamin'ny mpanonta 3D Ultimaker 3 Extended ny kojakoja fiara.Ny fitaovana ampiasaina amin'ny fanontam-pirinty 3D ny singa dia polycarbonate izay mety amin'ny akora mahatohitra hafanana satria matanjaka, mateza ary manana mari-pana fifindran'ny vera avo (110-113 \(^{\circ }\) C).Ankoatra izany, Dynalloy, Inc. Flexinol endrika fahatsiarovana firaka tariby dia nampiasaina tamin'ny fanandramana, ary ny fananana ara-nofo mifanaraka amin'ny Flexinol tariby dia nampiasaina tamin'ny simulations.Ny tariby SMA marobe dia nalamina ho fibra misy ao anaty firafitry ny hozatra bimodal mba hahazoana ny hery avo novokarin'ny actuators multilayer, araka ny aseho amin'ny sary 9b, d.
Araka ny aseho ao amin'ny sary 9a, ny zoro maranitra noforonin'ny tariby SMA azo mihetsika dia antsoina hoe zoro (\(\alpha\)).Miaraka amin'ny clamp terminal mifatotra amin'ny clamps havia sy havanana, ny tariby SMA dia tazonina amin'ny zoro bimodal tiana.Ny fitaovana lohataona mitongilana natao amin'ny mpampitohy lohataona dia natao hanitsiana ireo vondrona fanitarana lohataona mitongilana samihafa araka ny isa (n) an'ny fibre SMA.Ankoatr'izay, ny toerana misy ny ampahany mihetsika dia natao mba hahafahan'ny tariby SMA mibaribary amin'ny tontolo ivelany ho an'ny fampangatsiahana convection an-tery.Ny takelaka ambony sy ambany amin'ny fivoriambe azo esorina dia manampy amin'ny fitazonana ny tariby SMA mangatsiatsiaka miaraka amin'ny hetezana extrude natao hampihenana ny lanjany.Ankoatra izany, ny faran'ny tariby CMA dia mifamatotra amin'ny terminal havia sy havanana, amin'ny alàlan'ny crimp.Misy plunger mipetaka amin'ny tendrony iray amin'ny fivorian'ny movable mba hitazonana ny elanelana eo amin'ny takelaka ambony sy ambany.Ny plunger koa dia ampiasaina hampiharana hery manakana ny sensor amin'ny alàlan'ny fifandraisana handrefesana ny hery fanakanana rehefa mihetsika ny tariby SMA.
Ny firafitry ny hozatry ny bimodal SMA dia mifamatotra amin'ny elektrônika amin'ny andian-tsarimihetsika ary mandeha amin'ny alàlan'ny volavolan-tsolika fampidirana.Mandritra ny tsingerin'ny pulso malefaka, rehefa ampiharina ny tariby ary ny tariby SMA dia mafana mihoatra ny mari-pana voalohany amin'ny austenite, ny halavan'ny tariby amin'ny kofehy tsirairay dia fohy.Ity fanalana ity dia manetsika ny subassembly sandry azo mihetsika.Rehefa nihena ny voltase tamin'ny tsingerina mitovy, ny tariby SMA nafanaina dia nangatsiaka teo ambanin'ny mari-pana amin'ny martensite, ka niverina tamin'ny toerany tany am-boalohany.Ao anatin'ny toe-javatra tsy misy adin-tsaina, ny tariby SMA dia apetaka amin'ny lohataona mitongilana voalohany mba hahatongavana amin'ny fanjakana martensitika.Ny visy, izay mandalo ny tariby SMA, dia mihetsika noho ny fanerena noforonina amin'ny fampiharana ny pulse malefaka amin'ny tariby SMA (ny SPA dia tonga amin'ny dingana austenite), izay mitarika amin'ny fampandehanana ny lever movable.Rehefa misintona ny tariby SMA, ny lohataona mitongilana dia mamorona hery manohitra amin'ny alàlan'ny fanitarana bebe kokoa ny lohataona.Rehefa lasa aotra ny adin-tsaina ao amin'ny tosidra impulse, ny tariby SMA dia mihalava sy manova ny endriny noho ny fampangatsiahana convection an-tery, ka mahatratra dingana roa martensitika.
Ny rafitra actuator linear miorina amin'ny SMA dia manana rafitra bimodal izay misy ny tariby SMA.(a) dia mampiseho modely CAD an'ny prototype, izay manonona ny sasany amin'ireo singa sy ny dikany ho an'ny prototype, (b, d) dia maneho ny prototype andrana efa novolavolaina35.Raha ny (b) dia mampiseho fomba fijery ambony momba ny prototype misy fifandraisana elektrika sy loharano mitongilana ary mari-pandrefesana ampiasaina, (d) dia mampiseho fomba fijery momba ny fananganana.(e) Sarin'ny rafitra fampandehanana tsipika miaraka amin'ny tariby SMA napetraka bimodally amin'ny fotoana rehetra t, mampiseho ny fitarihana sy ny fizotry ny fibra sy ny tanjaky ny hozatra.(c) Ny fifandraisana prismatic rotational 2-DOF dia natolotra ho an'ny fametrahana ny actuator SMA mifototra amin'ny fiaramanidina roa.Araka ny aseho, ny rohy dia mamindra hetsika tsipika avy amin'ny fiara ambany mankany amin'ny sandry ambony, mamorona fifandraisana mihodina.Amin'ny lafiny iray, ny fihetsiky ny mpivady prisma dia mitovy amin'ny fihetsiky ny multilayer dingana voalohany fiara.
Nisy fanadihadiana andrana natao tamin'ny prototype aseho amin'ny sary 9b mba hanombanana ny fahombiazan'ny fiara bimodal mifototra amin'ny SMA.Araka ny aseho ao amin'ny sary 10a, ny fametrahana andrana dia misy famatsiana herinaratra DC azo ovaina mba hamatsiana ny tady fidirana amin'ny tariby SMA.Araka ny asehon’ny sary.10b, ny piezoelectric strain gauge (PACEline CFT/5kN) dia nampiasaina handrefesana ny hery fanakanana amin'ny alàlan'ny logger data Graphtec GL-2000.Ny angon-drakitra dia noraketin'ny mpampiantrano ho an'ny fianarana fanampiny.Mitaky famatsiana herinaratra tsy tapaka ny fandrefesana fanerena sy ny fanamafisam-peo mba hamokarana famantarana malefaka.Ny mari-pamantarana mifanaraka amin'izany dia avadika ho famatsiam-pahefana araka ny fahatsapan'ny sensor piezoelectric force sy ny mari-pamantarana hafa araka ny voalaza ao amin'ny tabilao 2. Rehefa ampiharina ny pulse voltage dia mitombo ny mari-pana amin'ny tariby SMA, ka mahatonga ny tariby SMA hanery, izay mahatonga ny actuator hamokatra hery.Ny valin'ny andrana amin'ny fivoahan'ny tanjaky ny hozatra amin'ny alàlan'ny pulso malefaka 7 V dia aseho amin'ny sary.2a.
(a) Ny rafitra actuator linear miorina amin'ny SMA dia natsangana tamin'ny fanandramana mba handrefesana ny hery ateraky ny actuator.Ny selan'ny entana dia mandrefy ny herin'ny fanakanana ary mandeha amin'ny famatsiana herinaratra 24 V DC.Nisy fidinana malefaka 7 V nampiharina tamin'ny halavan'ny tariby iray tamin'ny alàlan'ny famatsiana herinaratra GW Instek programmable DC.Mihena ny tariby SMA noho ny hafanana, ary ny sandry azo mihetsika dia mifandray amin'ny sela enta-mavesatra ary mampiasa hery fanakanana.Ny sela entana dia mifandray amin'ny GL-2000 data logger ary ny angona dia voatahiry ao amin'ny mpampiantrano ho an'ny fanodinana bebe kokoa.(b) Kisary mampiseho ny rojo singa amin'ny fanamboarana andrana mba handrefesana ny tanjaky ny hozatra.
Mientanentana amin'ny angovo mafana ny metaly fitadidiana endrika, noho izany dia lasa mari-pamantarana manan-danja amin'ny fandalinana ny tranga fitadidiana endrika.Amin'ny fanandramana, araka ny aseho amin'ny sary 11a, ny fandrefesana ny hafanana sy ny mari-pana dia natao tamin'ny prototype SMA-based divalerate actuator.Loharanom-baovao DC azo rindrankajy no nampiditra voltase fampidirana tamin'ny tariby SMA tamin'ny fanamboarana andrana, araka ny aseho amin'ny sary 11b.Ny fiovan'ny mari-pana amin'ny tariby SMA dia refesina amin'ny fotoana tena izy amin'ny fampiasana fakantsary LWIR avo lenta (FLIR A655sc).Mampiasa ny rindrambaiko ResearchIR ny mpampiantrano mba handraketana ny angona ho an'ny fanodinana bebe kokoa.Rehefa ampiharina ny pulso volt, dia mitombo ny hafanan'ny tariby SMA, ka mihena ny tariby SMA.Amin'ny aviavy.Ny sary 2b dia mampiseho ny valin'ny fanandramana amin'ny mari-pana amin'ny tariby SMA mifanohitra amin'ny fotoana ho an'ny pulse 7V input.
Fotoana fandefasana: Sep-28-2022