Nature.com സന്ദർശിച്ചതിന് നന്ദി. നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ബ്രൗസർ പതിപ്പിന് പരിമിതമായ CSS പിന്തുണ മാത്രമേ ഉള്ളൂ. മികച്ച അനുഭവത്തിനായി, നിങ്ങൾ ഒരു അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്ത ബ്രൗസർ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു (അല്ലെങ്കിൽ ഇന്റർനെറ്റ് എക്സ്പ്ലോററിൽ കോംപാറ്റിബിലിറ്റി മോഡ് പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കുക). അതേസമയം, തുടർച്ചയായ പിന്തുണ ഉറപ്പാക്കാൻ, സ്റ്റൈലുകളും ജാവാസ്ക്രിപ്റ്റും ഇല്ലാതെ ഞങ്ങൾ സൈറ്റ് റെൻഡർ ചെയ്യും.
ആക്യുവേറ്ററുകൾ എല്ലായിടത്തും ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ നിർമ്മാണത്തിലും വ്യാവസായിക ഓട്ടോമേഷനിലും വിവിധ പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്തുന്നതിന് ശരിയായ ആവേശ ബലം അല്ലെങ്കിൽ ടോർക്ക് പ്രയോഗിച്ചുകൊണ്ട് നിയന്ത്രിത ചലനം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. വേഗതയേറിയതും ചെറുതും കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമവുമായ ഡ്രൈവുകളുടെ ആവശ്യകത ഡ്രൈവ് ഡിസൈനിൽ നവീകരണത്തിന് കാരണമാകുന്നു. ഉയർന്ന പവർ-ടു-വെയ്റ്റ് അനുപാതം ഉൾപ്പെടെ പരമ്പരാഗത ഡ്രൈവുകളെ അപേക്ഷിച്ച് ഷേപ്പ് മെമ്മറി അലോയ് (SMA) ഡ്രൈവുകൾ നിരവധി ഗുണങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. ഈ പ്രബന്ധത്തിൽ, ജൈവ സംവിധാനങ്ങളുടെ തൂവൽ പേശികളുടെ ഗുണങ്ങളും SMA-കളുടെ അതുല്യമായ ഗുണങ്ങളും സംയോജിപ്പിക്കുന്ന രണ്ട്-തൂവലുള്ള SMA-അധിഷ്ഠിത ആക്യുവേറ്റർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ബൈമോഡൽ SMA വയർ ക്രമീകരണത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി പുതിയ ആക്യുവേറ്ററിന്റെ ഒരു ഗണിത മാതൃക വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് ഈ പഠനം മുൻ SMA ആക്യുവേറ്ററുകളെ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും വിപുലീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. SMA അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള അറിയപ്പെടുന്ന ഡ്രൈവുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, പുതിയ ഡ്രൈവിന്റെ ആക്യുവേഷൻ ബലം കുറഞ്ഞത് 5 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ് (150 N വരെ). അനുബന്ധ ഭാരം കുറയ്ക്കൽ ഏകദേശം 67% ആണ്. ഗണിത മോഡലുകളുടെ സെൻസിറ്റിവിറ്റി വിശകലനത്തിന്റെ ഫലങ്ങൾ ഡിസൈൻ പാരാമീറ്ററുകൾ ട്യൂൺ ചെയ്യുന്നതിനും പ്രധാന പാരാമീറ്ററുകൾ മനസ്സിലാക്കുന്നതിനും ഉപയോഗപ്രദമാണ്. ഡൈനാമിക്സ് കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്താൻ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു മൾട്ടി-ലെവൽ Nth സ്റ്റേജ് ഡ്രൈവ് ഈ പഠനം കൂടുതൽ അവതരിപ്പിക്കുന്നു. എസ്‌എം‌എ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഡിപ്‌വാലറേറ്റ് മസിൽ ആക്യുവേറ്ററുകൾക്ക് ബിൽഡിംഗ് ഓട്ടോമേഷൻ മുതൽ പ്രിസിഷൻ ഡ്രഗ് ഡെലിവറി സിസ്റ്റങ്ങൾ വരെ വിപുലമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ ഉണ്ട്.
സസ്തനികളുടെ പേശീ ഘടനകൾ പോലുള്ള ജൈവ സംവിധാനങ്ങൾക്ക് നിരവധി സൂക്ഷ്മ ആക്യുവേറ്ററുകളെ സജീവമാക്കാൻ കഴിയും1. സസ്തനികൾക്ക് വ്യത്യസ്ത പേശി ഘടനകളുണ്ട്, ഓരോന്നും ഒരു പ്രത്യേക ഉദ്ദേശ്യം നിറവേറ്റുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, സസ്തനികളുടെ പേശി ടിഷ്യുവിന്റെ ഘടനയുടെ ഭൂരിഭാഗവും രണ്ട് വിശാലമായ വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം. സമാന്തരവും പെനേറ്റും. ഹാംസ്ട്രിംഗുകളിലും മറ്റ് ഫ്ലെക്സറുകളിലും, പേര് സൂചിപ്പിക്കുന്നത് പോലെ, സമാന്തര പേശികൾക്ക് കേന്ദ്ര ടെൻഡോണിന് സമാന്തരമായി പേശി നാരുകൾ ഉണ്ട്. പേശി നാരുകളുടെ ശൃംഖല നിരത്തിയിരിക്കുന്നതും അവയ്ക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ബന്ധിത ടിഷ്യു വഴി പ്രവർത്തനപരമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതുമാണ്. ഈ പേശികൾക്ക് ഒരു വലിയ എക്സർഷൻ (ശതമാനം കുറയ്ക്കൽ) ഉണ്ടെന്ന് പറയപ്പെടുന്നുണ്ടെങ്കിലും, അവയുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള പേശി ശക്തി വളരെ പരിമിതമാണ്. ഇതിനു വിപരീതമായി, ട്രൈസെപ്സ് കാൾഫ് പേശിയിൽ2 (ലാറ്ററൽ ഗ്യാസ്ട്രോക്നെമിയസ് (GL)3, മീഡിയൽ ഗ്യാസ്ട്രോക്നെമിയസ് (GM)4, സോളിയസ് (SOL)), എക്സ്റ്റെൻസർ ഫെമോറിസ് (ക്വാഡ്രൈസ്പ്സ്)5,6 പെനേറ്റ പേശി ടിഷ്യു ഓരോ പേശികളിലും കാണപ്പെടുന്നു7. ഒരു പിന്നേറ്റ് ഘടനയിൽ, ബൈപെന്നേറ്റ് പേശിയിലെ പേശി നാരുകൾ സെൻട്രൽ ടെൻഡോണിന്റെ ഇരുവശത്തും ചരിഞ്ഞ കോണുകളിൽ (പിന്നേറ്റ് കോണുകൾ) ഉണ്ട്. "പേന" എന്നർത്ഥം വരുന്ന ലാറ്റിൻ പദമായ "പെന്ന" എന്നതിൽ നിന്നാണ് പെന്നേറ്റ് എന്ന പദം വരുന്നത്, ചിത്രം 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ തൂവൽ പോലുള്ള രൂപമുണ്ട്. പെന്നേറ്റ് പേശികളുടെ നാരുകൾ ചെറുതും പേശിയുടെ രേഖാംശ അച്ചുതണ്ടിലേക്ക് കോണുള്ളതുമാണ്. പിന്നേറ്റ് ഘടന കാരണം, ഈ പേശികളുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള ചലനശേഷി കുറയുന്നു, ഇത് ചുരുക്കൽ പ്രക്രിയയുടെ തിരശ്ചീന, രേഖാംശ ഘടകങ്ങളിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. മറുവശത്ത്, ഫിസിയോളജിക്കൽ ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ ഏരിയ അളക്കുന്ന രീതി കാരണം ഈ പേശികളുടെ സജീവമാക്കൽ ഉയർന്ന മൊത്തത്തിലുള്ള പേശികളുടെ ശക്തിയിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ഒരു നിശ്ചിത ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ ഏരിയയ്ക്ക്, പെന്നേറ്റ് പേശികൾ ശക്തമാവുകയും സമാന്തര നാരുകളുള്ള പേശികളേക്കാൾ ഉയർന്ന ശക്തികൾ സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യും. വ്യക്തിഗത നാരുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്ന ശക്തികൾ ആ പേശി കലയിൽ ഒരു മാക്രോസ്കോപ്പിക് തലത്തിൽ പേശി ശക്തികൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. കൂടാതെ, വേഗത്തിലുള്ള ചുരുങ്ങൽ, ടെൻസൈൽ കേടുപാടുകൾക്കെതിരായ സംരക്ഷണം, കുഷ്യനിംഗ് തുടങ്ങിയ സവിശേഷ ഗുണങ്ങളുണ്ട്. പേശികളുടെ പ്രവർത്തനരേഖകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഫൈബർ ക്രമീകരണത്തിന്റെ അതുല്യമായ സവിശേഷതകളും ജ്യാമിതീയ സങ്കീർണ്ണതയും പ്രയോജനപ്പെടുത്തിക്കൊണ്ട് ഇത് ഫൈബർ ഇൻപുട്ടും പേശി പവർ ഔട്ട്പുട്ടും തമ്മിലുള്ള ബന്ധത്തെ പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു.
ഒരു ബൈമോഡൽ മസ്കുലർ ആർക്കിടെക്ചറുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് നിലവിലുള്ള SMA-അധിഷ്ഠിത ആക്യുവേറ്റർ ഡിസൈനുകളുടെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രമുകൾ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന് (a), SMA വയറുകളാൽ പ്രവർത്തിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു കൈ ആകൃതിയിലുള്ള ഉപകരണം ഒരു ഇരുചക്ര ഓട്ടോണമസ് മൊബൈൽ റോബോട്ടിൽ ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന സ്പർശന ശക്തിയുടെ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു9,10. , (b) വിരുദ്ധമായി സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന SMA സ്പ്രിംഗ്-ലോഡഡ് ഓർബിറ്റൽ പ്രോസ്റ്റസിസുള്ള റോബോട്ടിക് ഓർബിറ്റൽ പ്രോസ്റ്റസിസ്. കണ്ണിന്റെ ഒക്കുലാർ പേശിയിൽ നിന്നുള്ള ഒരു സിഗ്നലാണ് പ്രോസ്തെറ്റിക് കണ്ണിന്റെ സ്ഥാനം നിയന്ത്രിക്കുന്നത്11, (c) ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പ്രതികരണവും കുറഞ്ഞ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും കാരണം SMA ആക്യുവേറ്ററുകൾ വെള്ളത്തിനടിയിലുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാണ്. ഈ കോൺഫിഗറേഷനിൽ, മത്സ്യത്തിന്റെ ചലനത്തെ അനുകരിച്ചുകൊണ്ട് തരംഗ ചലനം സൃഷ്ടിക്കാൻ SMA ആക്യുവേറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, (d) ചാനൽ 10-നുള്ളിലെ SMA വയറുകളുടെ ചലനത്താൽ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്ന ഇഞ്ച് വേം മോഷൻ തത്വം ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു മൈക്രോ പൈപ്പ് ഇൻസ്പെക്ഷൻ റോബോട്ട് സൃഷ്ടിക്കാൻ SMA ആക്യുവേറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, (e) ഗ്യാസ്ട്രോക്നെമിയസ് ടിഷ്യുവിൽ സങ്കോച പേശി നാരുകളുടെ ദിശയും സങ്കോച ബലവും സൃഷ്ടിക്കുന്നു, (f) പെനേറ്റ് പേശി ഘടനയിൽ പേശി നാരുകളുടെ രൂപത്തിൽ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്ന SMA വയറുകൾ കാണിക്കുന്നു.
ആക്യുവേറ്ററുകൾ അവയുടെ വിപുലമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ കാരണം മെക്കാനിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ഒരു പ്രധാന ഭാഗമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ചെറുതും വേഗതയേറിയതും കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമവുമായ ഡ്രൈവുകളുടെ ആവശ്യകത നിർണായകമാകുന്നു. അവയുടെ ഗുണങ്ങൾ ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, പരമ്പരാഗത ഡ്രൈവുകൾ പരിപാലിക്കാൻ ചെലവേറിയതും സമയമെടുക്കുന്നതുമാണെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ഹൈഡ്രോളിക്, ന്യൂമാറ്റിക് ആക്യുവേറ്ററുകൾ സങ്കീർണ്ണവും ചെലവേറിയതുമാണ്, അവ തേയ്മാനം, ലൂബ്രിക്കേഷൻ പ്രശ്നങ്ങൾ, ഘടക പരാജയം എന്നിവയ്ക്ക് വിധേയമാണ്. ആവശ്യകതയ്ക്ക് മറുപടിയായി, സ്മാർട്ട് മെറ്റീരിയലുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ചെലവ് കുറഞ്ഞതും വലുപ്പം-ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്തതും നൂതനവുമായ ആക്യുവേറ്ററുകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിലാണ് ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നത്. ഈ ആവശ്യം നിറവേറ്റുന്നതിനായി ഷേപ്പ് മെമ്മറി അലോയ് (SMA) ലെയേർഡ് ആക്യുവേറ്ററുകളെ ഗവേഷണം പരിശോധിക്കുന്നു. വർദ്ധിച്ചതും വിപുലീകരിച്ചതുമായ പ്രവർത്തനം നൽകുന്നതിന് നിരവധി ഡിസ്ക്രീറ്റ് ആക്യുവേറ്ററുകളെ ജ്യാമിതീയമായി സങ്കീർണ്ണമായ മാക്രോ സ്കെയിൽ സബ്സിസ്റ്റങ്ങളിലേക്ക് സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിൽ ഹൈറാർക്കിക്കൽ ആക്യുവേറ്ററുകൾ സവിശേഷമാണ്. ഇക്കാര്യത്തിൽ, മുകളിൽ വിവരിച്ച മനുഷ്യ പേശി ടിഷ്യു അത്തരം മൾട്ടിലെയേർഡ് ആക്യുവേഷന്റെ മികച്ച മൾട്ടിലെയേർഡ് ഉദാഹരണം നൽകുന്നു. നിലവിലെ പഠനം ബൈമോഡൽ പേശികളിൽ നിലവിലുള്ള ഫൈബർ ഓറിയന്റേഷനുകളുമായി വിന്യസിച്ചിരിക്കുന്ന നിരവധി വ്യക്തിഗത ഡ്രൈവ് ഘടകങ്ങൾ (SMA വയറുകൾ) ഉള്ള ഒരു മൾട്ടി-ലെവൽ SMA ഡ്രൈവിനെ വിവരിക്കുന്നു, ഇത് മൊത്തത്തിലുള്ള ഡ്രൈവ് പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
വൈദ്യുതോർജ്ജം പരിവർത്തനം ചെയ്തുകൊണ്ട് ബലം, സ്ഥാനചലനം തുടങ്ങിയ മെക്കാനിക്കൽ പവർ ഔട്ട്പുട്ട് സൃഷ്ടിക്കുക എന്നതാണ് ഒരു ആക്യുവേറ്ററിന്റെ പ്രധാന ലക്ഷ്യം. ഉയർന്ന താപനിലയിൽ അവയുടെ ആകൃതി പുനഃസ്ഥാപിക്കാൻ കഴിയുന്ന "സ്മാർട്ട്" മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഒരു വിഭാഗമാണ് ഷേപ്പ് മെമ്മറി അലോയ്കൾ. ഉയർന്ന ലോഡുകളിൽ, SMA വയറിന്റെ താപനിലയിലെ വർദ്ധനവ് ആകൃതി വീണ്ടെടുക്കലിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, ഇത് നേരിട്ട് ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന വിവിധ സ്മാർട്ട് മെറ്റീരിയലുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഉയർന്ന ആക്യുവേഷൻ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു. അതേ സമയം, മെക്കാനിക്കൽ ലോഡുകളിൽ, SMA-കൾ പൊട്ടുന്നതായി മാറുന്നു. ചില സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ഒരു സൈക്ലിക് ലോഡിന് മെക്കാനിക്കൽ ഊർജ്ജം ആഗിരണം ചെയ്യാനും പുറത്തുവിടാനും കഴിയും, ഇത് റിവേഴ്‌സിബിൾ ഹിസ്റ്റെറിറ്റിക് ആകൃതി മാറ്റങ്ങൾ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. ഈ സവിശേഷ ഗുണങ്ങൾ സെൻസറുകൾ, വൈബ്രേഷൻ ഡാമ്പിംഗ്, പ്രത്യേകിച്ച് ആക്യുവേറ്ററുകൾ എന്നിവയ്ക്ക് SMA അനുയോജ്യമാക്കുന്നു. ഇത് മനസ്സിൽ വെച്ചുകൊണ്ട്, SMA-അധിഷ്ഠിത ഡ്രൈവുകളെക്കുറിച്ച് ധാരാളം ഗവേഷണങ്ങൾ നടന്നിട്ടുണ്ട്. വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി വിവർത്തന, റോട്ടറി ചലനം നൽകുന്നതിനാണ് SMA-അധിഷ്ഠിത ആക്യുവേറ്ററുകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത് എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്13,14,15. ചില റോട്ടറി ആക്യുവേറ്ററുകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, ഗവേഷകർക്ക് ലീനിയർ ആക്യുവേറ്ററുകളിൽ പ്രത്യേക താൽപ്പര്യമുണ്ട്. ഈ ലീനിയർ ആക്യുവേറ്ററുകളെ മൂന്ന് തരം ആക്യുവേറ്ററുകളായി തിരിക്കാം: വൺ-ഡൈമൻഷണൽ, ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെന്റ്, ഡിഫറൻഷ്യൽ ആക്യുവേറ്ററുകൾ 16. തുടക്കത്തിൽ, ഹൈബ്രിഡ് ഡ്രൈവുകൾ SMA-യും മറ്റ് പരമ്പരാഗത ഡ്രൈവുകളും സംയോജിപ്പിച്ചാണ് സൃഷ്ടിച്ചത്. SMA-അധിഷ്ഠിത ഹൈബ്രിഡ് ലീനിയർ ആക്യുവേറ്ററിന്റെ ഒരു ഉദാഹരണം, ഏകദേശം 100 N ന്റെ ഔട്ട്‌പുട്ട് ഫോഴ്‌സും ഗണ്യമായ ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെന്റും നൽകുന്നതിന് ഒരു DC മോട്ടോറുള്ള ഒരു SMA വയർ ഉപയോഗിക്കുന്നതാണ്.
പൂർണ്ണമായും SMA-യെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഡ്രൈവുകളിലെ ആദ്യ വികസനങ്ങളിലൊന്നാണ് SMA പാരലൽ ഡ്രൈവ്. ഒന്നിലധികം SMA വയറുകൾ ഉപയോഗിച്ച്, എല്ലാ SMA18 വയറുകളും സമാന്തരമായി സ്ഥാപിച്ച് ഡ്രൈവിന്റെ പവർ ശേഷി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനാണ് SMA-അധിഷ്ഠിത പാരലൽ ഡ്രൈവ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. ആക്യുവേറ്ററുകളുടെ പാരലൽ കണക്ഷന് കൂടുതൽ പവർ ആവശ്യമാണെന്ന് മാത്രമല്ല, ഒരൊറ്റ വയറിന്റെ ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ പരിമിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. SMA അധിഷ്ഠിത ആക്യുവേറ്ററുകളുടെ മറ്റൊരു പോരായ്മ അവയ്ക്ക് നേടാൻ കഴിയുന്ന പരിമിതമായ യാത്രയാണ്. ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുന്നതിന്, സ്ഥാനചലനം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും രേഖീയ ചലനം നേടുന്നതിനും ഒരു വ്യതിചലിച്ച ഫ്ലെക്സിബിൾ ബീം അടങ്ങിയ ഒരു SMA കേബിൾ ബീം സൃഷ്ടിച്ചു, പക്ഷേ ഉയർന്ന ശക്തികൾ സൃഷ്ടിച്ചില്ല19. ഷേപ്പ് മെമ്മറി അലോയ്കളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള റോബോട്ടുകൾക്കായി മൃദുവായ രൂപഭേദം വരുത്താവുന്ന ഘടനകളും തുണിത്തരങ്ങളും പ്രാഥമികമായി ഇംപാക്റ്റ് ആംപ്ലിഫിക്കേഷനായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്20,21,22. ഉയർന്ന വേഗത ആവശ്യമുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക്, മൈക്രോപമ്പ് ഡ്രൈവ് ചെയ്ത ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി നേർത്ത ഫിലിം SMA-കൾ ഉപയോഗിച്ച് കോംപാക്റ്റ് ഡ്രൈവ് ചെയ്ത പമ്പുകൾ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തിട്ടുണ്ട്23. ഡ്രൈവറിന്റെ വേഗത നിയന്ത്രിക്കുന്നതിൽ നേർത്ത ഫിലിം SMA മെംബ്രണിന്റെ ഡ്രൈവ് ഫ്രീക്വൻസി ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ്. അതിനാൽ, SMA ലീനിയർ മോട്ടോറുകൾക്ക് SMA സ്പ്രിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ റോഡ് മോട്ടോറുകളേക്കാൾ മികച്ച ഡൈനാമിക് പ്രതികരണമുണ്ട്. സോഫ്റ്റ് റോബോട്ടിക്സും ഗ്രിപ്പിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയും SMA അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ആക്യുവേറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന മറ്റ് രണ്ട് ആപ്ലിക്കേഷനുകളാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, 25 N സ്പേസ് ക്ലാമ്പിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന സ്റ്റാൻഡേർഡ് ആക്യുവേറ്ററിന് പകരമായി, ഒരു ഷേപ്പ് മെമ്മറി അലോയ് പാരലൽ ആക്യുവേറ്റർ 24 വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. മറ്റൊരു സാഹചര്യത്തിൽ, പരമാവധി 30 N വലിക്കുന്ന ശക്തി ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിവുള്ള ഒരു എംബഡഡ് മാട്രിക്സുള്ള ഒരു വയർ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഒരു SMA സോഫ്റ്റ് ആക്യുവേറ്റർ നിർമ്മിച്ചു. അവയുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ കാരണം, ജൈവ പ്രതിഭാസങ്ങളെ അനുകരിക്കുന്ന ആക്യുവേറ്ററുകൾ നിർമ്മിക്കാനും SMA-കൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. അത്തരമൊരു വികസനത്തിൽ 12-സെൽ റോബോട്ട് ഉൾപ്പെടുന്നു, ഇത് തീയിലേക്കുള്ള സൈനസോയ്ഡൽ ചലനം സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് SMA ഉള്ള ഒരു മണ്ണിര പോലുള്ള ജീവിയുടെ ബയോമിമെറ്റിക് ആണ്26,27.
നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, നിലവിലുള്ള SMA-അധിഷ്ഠിത ആക്യുവേറ്ററുകളിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന പരമാവധി ശക്തിക്ക് ഒരു പരിധിയുണ്ട്. ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുന്നതിന്, ഈ പഠനം ഒരു ബയോമിമെറ്റിക് ബൈമോഡൽ പേശി ഘടന അവതരിപ്പിക്കുന്നു. ആകൃതി മെമ്മറി അലോയ് വയർ വഴി നയിക്കപ്പെടുന്നു. നിരവധി ആകൃതി മെമ്മറി അലോയ് വയറുകൾ ഉൾപ്പെടുന്ന ഒരു വർഗ്ഗീകരണ സംവിധാനം ഇത് നൽകുന്നു. ഇന്നുവരെ, സമാനമായ ആർക്കിടെക്ചറുള്ള SMA-അധിഷ്ഠിത ആക്യുവേറ്ററുകളൊന്നും സാഹിത്യത്തിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തിട്ടില്ല. ബൈമോഡൽ പേശി വിന്യാസ സമയത്ത് SMA-യുടെ സ്വഭാവം പഠിക്കുന്നതിനാണ് SMA-യെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഈ അതുല്യവും നൂതനവുമായ സംവിധാനം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തത്. നിലവിലുള്ള SMA-അധിഷ്ഠിത ആക്യുവേറ്ററുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഒരു ചെറിയ വോള്യത്തിൽ ഗണ്യമായി ഉയർന്ന ശക്തികൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് ഒരു ബയോമിമെറ്റിക് ഡിപ്വാലറേറ്റ് ആക്യുവേറ്റർ സൃഷ്ടിക്കുക എന്നതായിരുന്നു ഈ പഠനത്തിന്റെ ലക്ഷ്യം. HVAC ബിൽഡിംഗ് ഓട്ടോമേഷനിലും നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങളിലും ഉപയോഗിക്കുന്ന പരമ്പരാഗത സ്റ്റെപ്പർ മോട്ടോർ ഡ്രൈവ് ചെയ്ത ഡ്രൈവുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, നിർദ്ദിഷ്ട SMA-അധിഷ്ഠിത ബൈമോഡൽ ഡ്രൈവ് ഡിസൈൻ ഡ്രൈവ് മെക്കാനിസത്തിന്റെ ഭാരം 67% കുറയ്ക്കുന്നു. താഴെപ്പറയുന്നവയിൽ, "പേശി", "ഡ്രൈവ്" എന്നീ പദങ്ങൾ പരസ്പരം മാറിമാറി ഉപയോഗിക്കുന്നു. അത്തരമൊരു ഡ്രൈവിന്റെ മൾട്ടിഫിസിക്സ് സിമുലേഷനെ ഈ പഠനം അന്വേഷിക്കുന്നു. പരീക്ഷണാത്മകവും വിശകലനപരവുമായ രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് അത്തരം സിസ്റ്റങ്ങളുടെ മെക്കാനിക്കൽ സ്വഭാവം പഠിച്ചിട്ടുണ്ട്. 7 V ന്റെ ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജിൽ ബലത്തിന്റെയും താപനില വിതരണങ്ങളുടെയും കൂടുതൽ അന്വേഷണം നടത്തി. തുടർന്ന്, കീ പാരാമീറ്ററുകളും ഔട്ട്‌പുട്ട് ഫോഴ്‌സും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം നന്നായി മനസ്സിലാക്കുന്നതിനായി ഒരു പാരാമെട്രിക് വിശകലനം നടത്തി. ഒടുവിൽ, ഹൈറാർക്കിക്കൽ ആക്യുവേറ്ററുകൾ വിഭാവനം ചെയ്തിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ പ്രോസ്‌തെറ്റിക് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി നോൺ-മാഗ്നറ്റിക് ആക്യുവേറ്ററുകൾക്ക് ഭാവിയിൽ ഒരു സാധ്യതയുള്ള മേഖലയായി ഹൈറാർക്കിക്കൽ ലെവൽ ഇഫക്റ്റുകൾ നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. മുകളിൽ പറഞ്ഞ പഠനങ്ങളുടെ ഫലങ്ങൾ അനുസരിച്ച്, സിംഗിൾ-സ്റ്റേജ് ആർക്കിടെക്ചറിന്റെ ഉപയോഗം റിപ്പോർട്ട് ചെയ്ത SMA-അധിഷ്ഠിത ആക്യുവേറ്ററുകളേക്കാൾ കുറഞ്ഞത് നാലോ അഞ്ചോ മടങ്ങ് കൂടുതൽ ശക്തികൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ഒരു മൾട്ടി-ലെവൽ മൾട്ടി-ലെവൽ ഡ്രൈവ് സൃഷ്ടിക്കുന്ന അതേ ഡ്രൈവ് ഫോഴ്‌സ് പരമ്പരാഗത SMA-അധിഷ്ഠിത ഡ്രൈവുകളേക്കാൾ പത്തിരട്ടിയിലധികം ആണെന്ന് കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. വ്യത്യസ്ത ഡിസൈനുകൾക്കും ഇൻപുട്ട് വേരിയബിളുകൾക്കും ഇടയിലുള്ള സെൻസിറ്റിവിറ്റി വിശകലനം ഉപയോഗിച്ച് പഠനം കീ പാരാമീറ്ററുകൾ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു. SMA വയർ (\(l_0\) ന്റെ പ്രാരംഭ നീളം), പിന്നേറ്റ് ആംഗിൾ (\(\alpha\)) യും ഓരോ വ്യക്തിഗത സ്ട്രോണ്ടിലെയും സിംഗിൾ സ്ട്രോണ്ടുകളുടെ എണ്ണവും (n) ചാലകശക്തിയുടെ വ്യാപ്തിയിൽ ശക്തമായ നെഗറ്റീവ് പ്രഭാവം ചെലുത്തുന്നു. ശക്തി, അതേസമയം ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജ് (ഊർജ്ജം) പോസിറ്റീവ് ആയി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.
നിക്കൽ-ടൈറ്റാനിയം (Ni-Ti) അലോയ് കുടുംബത്തിൽ കാണപ്പെടുന്ന ഷേപ്പ് മെമ്മറി ഇഫക്റ്റ് (SME) SMA വയർ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു. സാധാരണയായി, SMA-കൾ രണ്ട് താപനിലയെ ആശ്രയിച്ചുള്ള ഘട്ടങ്ങൾ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു: താഴ്ന്ന താപനില ഘട്ടം, ഉയർന്ന താപനില ഘട്ടം. വ്യത്യസ്ത ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളുടെ സാന്നിധ്യം കാരണം രണ്ട് ഘട്ടങ്ങൾക്കും സവിശേഷ ഗുണങ്ങളുണ്ട്. പരിവർത്തന താപനിലയ്ക്ക് മുകളിലുള്ള ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് ഘട്ടത്തിൽ (ഉയർന്ന താപനില ഘട്ടം), മെറ്റീരിയൽ ഉയർന്ന ശക്തി പ്രകടിപ്പിക്കുകയും ലോഡിന് കീഴിൽ മോശമായി രൂപഭേദം വരുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. അലോയ് സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഉയർന്ന ആക്ച്വേഷൻ സമ്മർദ്ദങ്ങളെ നേരിടാൻ ഇതിന് കഴിയും. Ni-Ti അലോയ്കളുടെ ഈ സ്വഭാവം പ്രയോജനപ്പെടുത്തി, ഒരു ആക്ച്വേറ്റർ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് SMA വയറുകൾ ചരിഞ്ഞിരിക്കുന്നു. വിവിധ പാരാമീറ്ററുകളുടെയും വിവിധ ജ്യാമിതികളുടെയും സ്വാധീനത്തിൽ SMA യുടെ താപ സ്വഭാവത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന മെക്കാനിക്സ് മനസ്സിലാക്കാൻ ഉചിതമായ വിശകലന മാതൃകകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. പരീക്ഷണാത്മകവും വിശകലനപരവുമായ ഫലങ്ങൾക്കിടയിൽ നല്ല യോജിപ്പ് ലഭിച്ചു.
ചിത്രം 9a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന പ്രോട്ടോടൈപ്പിൽ SMA അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു ബൈമോഡൽ ഡ്രൈവിന്റെ പ്രകടനം വിലയിരുത്തുന്നതിനായി ഒരു പരീക്ഷണാത്മക പഠനം നടത്തി. ഈ ഗുണങ്ങളിൽ രണ്ടെണ്ണം, ഡ്രൈവ് സൃഷ്ടിക്കുന്ന ബലം (പേശി ബലം), SMA വയറിന്റെ താപനില (SMA താപനില) എന്നിവ പരീക്ഷണാത്മകമായി അളന്നു. ഡ്രൈവിലെ വയറിന്റെ മുഴുവൻ നീളത്തിലും വോൾട്ടേജ് വ്യത്യാസം വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, ജൂൾ ഹീറ്റിംഗ് ഇഫക്റ്റ് കാരണം വയറിന്റെ താപനില വർദ്ധിക്കുന്നു. ഓരോ സൈക്കിളിനും ഇടയിൽ 15-സെക്കൻഡ് കൂളിംഗ് പിരീഡുള്ള രണ്ട് 10-സെക്കൻഡ് സൈക്കിളുകളിൽ (ചിത്രം 2a, b-യിൽ ചുവന്ന ഡോട്ടുകളായി കാണിച്ചിരിക്കുന്നു) ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജ് പ്രയോഗിച്ചു. ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്ട്രെയിൻ ഗേജ് ഉപയോഗിച്ച് ബ്ലോക്കിംഗ് ഫോഴ്‌സ് അളന്നു, കൂടാതെ ഒരു ശാസ്ത്രീയ-ഗ്രേഡ് ഹൈ-റെസല്യൂഷൻ LWIR ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ച് SMA വയറിന്റെ താപനില വിതരണം തത്സമയം നിരീക്ഷിച്ചു (പട്ടിക 2-ൽ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളുടെ സവിശേഷതകൾ കാണുക). ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ഘട്ടത്തിൽ, വയറിന്റെ താപനില ഏകതാനമായി വർദ്ധിക്കുന്നുവെന്ന് കാണിക്കുന്നു, എന്നാൽ കറന്റ് പ്രവഹിക്കാത്തപ്പോൾ, വയറിന്റെ താപനില കുറയുന്നത് തുടരുന്നു. നിലവിലെ പരീക്ഷണ സജ്ജീകരണത്തിൽ, തണുപ്പിക്കൽ ഘട്ടത്തിൽ SMA വയറിന്റെ താപനില കുറഞ്ഞു, പക്ഷേ അത് ഇപ്പോഴും ആംബിയന്റ് താപനിലയേക്കാൾ മുകളിലായിരുന്നു. ചിത്രം 2e-ൽ LWIR ക്യാമറയിൽ നിന്ന് എടുത്ത SMA വയറിലെ താപനിലയുടെ ഒരു സ്നാപ്പ്ഷോട്ട് കാണിക്കുന്നു. മറുവശത്ത്, ചിത്രം 2a-യിൽ ഡ്രൈവ് സിസ്റ്റം സൃഷ്ടിക്കുന്ന ബ്ലോക്കിംഗ് ഫോഴ്‌സ് കാണിക്കുന്നു. പേശി ബലം സ്പ്രിംഗിന്റെ പുനഃസ്ഥാപന ഫോഴ്‌സിനെ കവിയുമ്പോൾ, ചിത്രം 9a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ചലിക്കുന്ന ഭുജം ചലിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. ആക്റ്റിവേഷൻ ആരംഭിച്ചയുടൻ, ചലിക്കുന്ന ഭുജം സെൻസറുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്നു, ചിത്രം 2c, d-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു ബോഡി ഫോഴ്‌സ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു. പരമാവധി താപനില \(84\,^{\circ}\hbox {C}}-ന് അടുത്തായിരിക്കുമ്പോൾ, പരമാവധി നിരീക്ഷിച്ച ബലം 105 N ആണ്.
രണ്ട് സൈക്കിളുകളിലായി SMA വയറിന്റെ താപനിലയുടെയും SMA അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ബൈമോഡൽ ആക്യുവേറ്റർ സൃഷ്ടിക്കുന്ന ബലത്തിന്റെയും പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ ഗ്രാഫ് കാണിക്കുന്നു. ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജ് രണ്ട് 10 സെക്കൻഡ് സൈക്കിളുകളിലായി (ചുവന്ന ഡോട്ടുകളായി കാണിച്ചിരിക്കുന്നു) പ്രയോഗിക്കുന്നു, ഓരോ സൈക്കിളിനും ഇടയിൽ 15 സെക്കൻഡ് കൂൾഡൗൺ കാലയളവ്. പരീക്ഷണങ്ങൾക്കായി ഉപയോഗിച്ച SMA വയർ Dynalloy, Inc.-ൽ നിന്നുള്ള 0.51 mm വ്യാസമുള്ള ഫ്ലെക്സിനോൾ വയർ ആയിരുന്നു. (a) രണ്ട് സൈക്കിളുകളിലായി ലഭിച്ച പരീക്ഷണാത്മക ബലം ഗ്രാഫ് കാണിക്കുന്നു, (c, d) ഒരു PACEline CFT/5kN പീസോഇലക്ട്രിക് ഫോഴ്‌സ് ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറിൽ ചലിക്കുന്ന ആം ആക്യുവേറ്ററുകളുടെ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ രണ്ട് സ്വതന്ത്ര ഉദാഹരണങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, (b) രണ്ട് സൈക്കിളുകളിൽ മുഴുവൻ SMA വയറിന്റെയും പരമാവധി താപനില ഗ്രാഫ് കാണിക്കുന്നു, (e) FLIR ResearchIR സോഫ്റ്റ്‌വെയർ LWIR ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ച് SMA വയറിൽ നിന്ന് എടുത്ത ഒരു താപനില സ്നാപ്പ്ഷോട്ട് കാണിക്കുന്നു. പരീക്ഷണങ്ങളിൽ കണക്കിലെടുക്കുന്ന ജ്യാമിതീയ പാരാമീറ്ററുകൾ പട്ടിക ഒന്നിൽ നൽകിയിരിക്കുന്നു.
ഗണിത മാതൃകയുടെ സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങളും പരീക്ഷണ ഫലങ്ങളും ചിത്രം 5-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ 7V ന്റെ ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജിന്റെ അവസ്ഥയിൽ താരതമ്യം ചെയ്യുന്നു. പാരാമെട്രിക് വിശകലനത്തിന്റെ ഫലങ്ങൾ അനുസരിച്ച്, SMA വയർ അമിതമായി ചൂടാകാനുള്ള സാധ്യത ഒഴിവാക്കുന്നതിനായി, ആക്യുവേറ്ററിന് 11.2 W ന്റെ പവർ നൽകി. ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജായി 7V നൽകാൻ ഒരു പ്രോഗ്രാമബിൾ DC പവർ സപ്ലൈ ഉപയോഗിച്ചു, വയറിലുടനീളം 1.6A കറന്റ് അളന്നു. കറന്റ് പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ ഡ്രൈവ് സൃഷ്ടിക്കുന്ന ബലവും SDR-ന്റെ താപനിലയും വർദ്ധിക്കുന്നു. 7V ന്റെ ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജിൽ, ആദ്യ സൈക്കിളിന്റെ സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങളിൽ നിന്നും പരീക്ഷണ ഫലങ്ങളിൽ നിന്നും ലഭിച്ച പരമാവധി ഔട്ട്‌പുട്ട് ഫോഴ്‌സ് യഥാക്രമം 78 N ഉം 96 N ഉം ആണ്. രണ്ടാമത്തെ സൈക്കിളിൽ, സിമുലേഷന്റെയും പരീക്ഷണ ഫലങ്ങളുടെയും പരമാവധി ഔട്ട്‌പുട്ട് ഫോഴ്‌സ് യഥാക്രമം 150 N ഉം 105 N ഉം ആയിരുന്നു. ഒക്ലൂഷൻ ഫോഴ്‌സ് അളവുകളും പരീക്ഷണ ഡാറ്റയും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം ഒക്ലൂഷൻ ഫോഴ്‌സ് അളക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതി മൂലമാകാം. ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ. ചിത്രം 5a ലോക്കിംഗ് ഫോഴ്‌സിന്റെ അളവിനോട് യോജിക്കുന്നു, ചിത്രം 2s-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഡ്രൈവ് ഷാഫ്റ്റ് PACEline CFT/5kN പീസോഇലക്ട്രിക് ഫോഴ്‌സ് ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറുമായി സമ്പർക്കത്തിലായിരിക്കുമ്പോൾ ഇത് അളന്നു. അതിനാൽ, ഡ്രൈവ് ഷാഫ്റ്റ് കൂളിംഗ് സോണിന്റെ തുടക്കത്തിൽ ഫോഴ്‌സ് സെൻസറുമായി സമ്പർക്കത്തിലല്ലാത്തപ്പോൾ, ചിത്രം 2d-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ബലം ഉടൻ പൂജ്യമായി മാറുന്നു. കൂടാതെ, തുടർന്നുള്ള ചക്രങ്ങളിൽ ബലത്തിന്റെ രൂപീകരണത്തെ ബാധിക്കുന്ന മറ്റ് പാരാമീറ്ററുകൾ മുൻ ചക്രത്തിലെ തണുപ്പിക്കൽ സമയത്തിന്റെയും സംവഹന താപ കൈമാറ്റത്തിന്റെ ഗുണകത്തിന്റെയും മൂല്യങ്ങളാണ്. ചിത്രം 2b-യിൽ നിന്ന്, 15 സെക്കൻഡ് കൂളിംഗ് കാലയളവിനുശേഷം, SMA വയർ മുറിയിലെ താപനിലയിൽ എത്തിയില്ലെന്നും അതിനാൽ ആദ്യ ചക്രവുമായി (\(25\, ^{\circ}\hbox {C}\)) താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ രണ്ടാമത്തെ ഡ്രൈവിംഗ് സൈക്കിളിൽ ഉയർന്ന പ്രാരംഭ താപനില (\(40\,^{\circ }\hbox {C}\)) ഉണ്ടായിരുന്നതായും കാണാൻ കഴിയും. അങ്ങനെ, ആദ്യ ചക്രവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, രണ്ടാമത്തെ തപീകരണ ചക്രത്തിലെ SMA വയറിന്റെ താപനില പ്രാരംഭ ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് താപനിലയിൽ (\(A_s\)) നേരത്തെ എത്തുകയും പരിവർത്തന കാലയളവിൽ കൂടുതൽ നേരം തുടരുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് സമ്മർദ്ദത്തിനും ബലത്തിനും കാരണമാകുന്നു. മറുവശത്ത്, പരീക്ഷണങ്ങളിൽ നിന്നും സിമുലേഷനുകളിൽ നിന്നും ലഭിച്ച തപീകരണ, തണുപ്പിക്കൽ ചക്രങ്ങളിലെ താപനില വിതരണങ്ങൾക്ക് തെർമോഗ്രാഫിക് വിശകലനത്തിൽ നിന്നുള്ള ഉദാഹരണങ്ങളുമായി ഉയർന്ന ഗുണപരമായ സമാനതയുണ്ട്. പരീക്ഷണങ്ങളിൽ നിന്നും സിമുലേഷനുകളിൽ നിന്നുമുള്ള SMA വയർ തെർമൽ ഡാറ്റയുടെ താരതമ്യ വിശകലനം ചൂടാക്കൽ, തണുപ്പിക്കൽ ചക്രങ്ങളിലെ സ്ഥിരതയും പരീക്ഷണ ഡാറ്റയ്ക്ക് സ്വീകാര്യമായ സഹിഷ്ണുതകളും കാണിച്ചു. ആദ്യ ചക്രത്തിലെ സിമുലേഷന്റെയും പരീക്ഷണങ്ങളുടെയും ഫലങ്ങളിൽ നിന്ന് ലഭിച്ച SMA വയറിന്റെ പരമാവധി താപനില യഥാക്രമം \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) ഉം \(75\,^{\circ }\hbox { C }\) ഉം ആണ്, രണ്ടാമത്തെ ചക്രത്തിൽ SMA വയറിന്റെ പരമാവധി താപനില \(94\,^{\circ }\hbox {C}} ഉം \(83\,^{\circ }\hbox {C}} ഉം ആണ്). അടിസ്ഥാനപരമായി വികസിപ്പിച്ച മോഡൽ ആകൃതി മെമ്മറി ഇഫക്റ്റിന്റെ പ്രഭാവം സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു. ക്ഷീണത്തിന്റെയും അമിത ചൂടാക്കലിന്റെയും പങ്ക് ഈ അവലോകനത്തിൽ പരിഗണിച്ചില്ല. ഭാവിയിൽ, SMA വയറിന്റെ സ്ട്രെസ് ചരിത്രം ഉൾപ്പെടുത്തുന്നതിനായി മോഡൽ മെച്ചപ്പെടുത്തും, ഇത് എഞ്ചിനീയറിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് കൂടുതൽ അനുയോജ്യമാക്കുന്നു. സിമുലിങ്ക് ബ്ലോക്കിൽ നിന്ന് ലഭിച്ച ഡ്രൈവ് ഔട്ട്പുട്ട് ഫോഴ്‌സും SMA താപനില പ്ലോട്ടുകളും 7 V ന്റെ ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജ് പൾസിന്റെ അവസ്ഥയിൽ പരീക്ഷണ ഡാറ്റയുടെ അനുവദനീയമായ ടോളറൻസുകൾക്കുള്ളിലാണ്. ഇത് വികസിപ്പിച്ച ഗണിത മാതൃകയുടെ കൃത്യതയും വിശ്വാസ്യതയും സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു.
മെത്തേഡ്സ് വിഭാഗത്തിൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്ന അടിസ്ഥാന സമവാക്യങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് MathWorks Simulink R2020b പരിതസ്ഥിതിയിൽ ഗണിതശാസ്ത്ര മോഡൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ചിത്രം 3b-ൽ സിമുലിങ്ക് ഗണിത മോഡലിന്റെ ഒരു ബ്ലോക്ക് ഡയഗ്രം കാണിക്കുന്നു. ചിത്രം 2a, b-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ 7V ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജ് പൾസിനായി മോഡൽ സിമുലേറ്റ് ചെയ്‌തു. സിമുലേഷനിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന പാരാമീറ്ററുകളുടെ മൂല്യങ്ങൾ പട്ടിക 1-ൽ പട്ടികപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. ക്ഷണികമായ പ്രക്രിയകളുടെ സിമുലേഷന്റെ ഫലങ്ങൾ ചിത്രം 1-ലും 1-ലും അവതരിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ചിത്രം 3a, 4. ചിത്രം 4a-ൽ, b, SMA വയറിലെ ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് വോൾട്ടേജും സമയത്തിന്റെ പ്രവർത്തനമായി ആക്യുവേറ്റർ സൃഷ്ടിക്കുന്ന ബലവും കാണിക്കുന്നു. റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ഫോർമേഷൻ (താപനം) സമയത്ത്, SMA വയർ താപനില, \(T < A_s^{\prime}\) (സ്ട്രെസ്-മോഡിഫൈഡ് ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് ഫേസ് സ്റ്റാർട്ട് താപനില) ആകുമ്പോൾ, മാർട്ടൻസൈറ്റ് വോളിയം ഫ്രാക്ഷന്റെ (\(\dot{\xi }\)) മാറ്റ നിരക്ക് പൂജ്യമായിരിക്കും. റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ഫോർമേഷൻ (താപനം) സമയത്ത്, SMA വയർ താപനില, \(T < A_s^{\prime}\) (സ്ട്രെസ്-മോഡിഫൈഡ് ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് ഫേസ് സ്റ്റാർട്ട് താപനില) ആകുമ്പോൾ, മാർട്ടൻസൈറ്റ് വോളിയം ഫ്രാക്ഷന്റെ (\(\dot{\ xi }\)) മാറ്റ നിരക്ക് പൂജ്യമായിരിക്കും. Во время обратного превращения (നാഗ്രേവ), കൊഗ്ദാ ടെംപെരതുറ പ്രോവോളോക്കി SMA, \(T റിവേഴ്സ് ട്രാൻസ്ഫോർമേഷൻ (താപനം) സമയത്ത്, SMA വയറിന്റെ താപനില, \(T < A_s^{\prime}\) (സ്ട്രെസ്-മോഡിഫൈഡ് ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് ആരംഭ താപനില) ആകുമ്പോൾ, മാർട്ടൻസൈറ്റ് വോളിയം ഫ്രാക്ഷന്റെ (\(\dot{\ xi } } )) മാറ്റ നിരക്ക് പൂജ്യമായിരിക്കും.在反向转变（加热）过程中，当SMA 线温度\(T < A_s^{\prime}\)（应力修正奥氏体相起始温度）时，马氏体体积分数的变化率\))将为零.在 反向 转变 （加热） 中 ， 当 当 当 线 温度 \ (t При обратном превращении (നഗ്രെവെ) പ്രി ടെംപെരറ്റൂരെ പ്രൊവോലൊക്കി СПФ \(T SMA വയറിന്റെ താപനിലയിൽ (T < A_s^{\prime}\) വിപരീത പരിവർത്തന സമയത്ത് (താപനം) (സമ്മർദ്ദത്തിനായി ശരിയാക്കിയ ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് ഘട്ടത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയേഷന്റെ താപനില), മാർട്ടൻസൈറ്റിന്റെ (\( \dot{\ xi }\)) വോളിയം ഭിന്നസംഖ്യയിലെ മാറ്റത്തിന്റെ നിരക്ക് പൂജ്യത്തിന് തുല്യമായിരിക്കും.അതിനാൽ, സ്ട്രെസ് മാറ്റത്തിന്റെ നിരക്ക് (\(\dot{\sigma}\)) സമവാക്യം (1) ഉപയോഗിച്ചാൽ മാത്രമേ സ്ട്രെയിൻ നിരക്കിനെയും (\(\dot{\epsilon}\)) താപനില ഗ്രേഡിയന്റിനെയും (\(\dot{T} \) ) ആശ്രയിച്ചിരിക്കൂ. എന്നിരുന്നാലും, SMA വയർ താപനിലയിൽ വർദ്ധിക്കുകയും (\(A_s^{\prime}\) കടക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ), ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് ഘട്ടം രൂപപ്പെടാൻ തുടങ്ങുന്നു, കൂടാതെ (\(\dot{\xi}\)) സമവാക്യത്തിന്റെ (3) നൽകിയിരിക്കുന്ന മൂല്യമായി കണക്കാക്കുന്നു. അതിനാൽ, വോൾട്ടേജിന്റെ (\(\dot{\sigma}\)) മാറ്റത്തിന്റെ നിരക്ക് \(\dot{\epsilon}, \dot{T}\) ഉം \(\dot{\xi}\) ഉം സംയുക്തമായി നിയന്ത്രിക്കുന്നത് ഫോർമുല (1) ൽ നൽകിയിരിക്കുന്നതിന് തുല്യമായിരിക്കും. ചിത്രം 4a, b-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ചൂടാക്കൽ ചക്രത്തിൽ സമയ-വ്യതിയാന സമ്മർദ്ദത്തിലും ബല മാപ്പുകളിലും നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന ഗ്രേഡിയന്റ് മാറ്റങ്ങളെ ഇത് വിശദീകരിക്കുന്നു.
(എ) ഒരു SMA-അധിഷ്ഠിത ഡൈവലറേറ്റ് ആക്യുവേറ്ററിൽ താപനില വിതരണവും സമ്മർദ്ദം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ജംഗ്ഷൻ താപനിലയും കാണിക്കുന്ന സിമുലേഷൻ ഫലം. ചൂടാക്കൽ ഘട്ടത്തിൽ വയർ താപനില ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് സംക്രമണ താപനിലയെ മറികടക്കുമ്പോൾ, പരിഷ്കരിച്ച ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് സംക്രമണ താപനില വർദ്ധിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു, അതുപോലെ, വയർ വടി താപനില തണുപ്പിക്കൽ ഘട്ടത്തിൽ മാർട്ടൻസിറ്റിക് സംക്രമണ താപനിലയെ മറികടക്കുമ്പോൾ, മാർട്ടൻസിറ്റിക് സംക്രമണ താപനില കുറയുന്നു. ആക്ച്വേഷൻ പ്രക്രിയയുടെ വിശകലന മോഡലിംഗിനുള്ള SMA. (ഒരു സിമുലിങ്ക് മോഡലിന്റെ ഓരോ ഉപസിസ്റ്റത്തിന്റെയും വിശദമായ കാഴ്ചയ്ക്ക്, സപ്ലിമെന്ററി ഫയലിന്റെ അനുബന്ധ വിഭാഗം കാണുക.)
വ്യത്യസ്ത പാരാമീറ്റർ വിതരണങ്ങൾക്കായുള്ള വിശകലനത്തിന്റെ ഫലങ്ങൾ 7V ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജിന്റെ രണ്ട് സൈക്കിളുകൾക്ക് (10 സെക്കൻഡ് വാം അപ്പ് സൈക്കിളുകളും 15 സെക്കൻഡ് കൂൾ ഡൗൺ സൈക്കിളുകളും) കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. (ac) ഉം (e) ഉം കാലക്രമേണയുള്ള വിതരണത്തെ ചിത്രീകരിക്കുമ്പോൾ, മറുവശത്ത്, (d) ഉം (f) ഉം താപനിലയോടുകൂടിയ വിതരണത്തെ ചിത്രീകരിക്കുന്നു. അതത് ഇൻപുട്ട് അവസ്ഥകൾക്ക്, പരമാവധി നിരീക്ഷിച്ച സമ്മർദ്ദം 106 MPa ആണ് (345 MPa-ൽ താഴെ, വയർ വിളവ് ശക്തി), ബലം 150 N ആണ്, പരമാവധി സ്ഥാനചലനം 270 µm ആണ്, ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ മാർട്ടൻസിറ്റിക് വോളിയം ഭിന്നസംഖ്യ 0.91 ആണ്. മറുവശത്ത്, സമ്മർദ്ദത്തിലെ മാറ്റവും താപനിലയോടുകൂടിയ മാർട്ടൻസൈറ്റിന്റെ വോളിയം ഭിന്നസംഖ്യയിലെ മാറ്റവും ഹിസ്റ്റെറിസിസ് സ്വഭാവസവിശേഷതകൾക്ക് സമാനമാണ്.
ഓസ്റ്റിനൈറ്റ് ഘട്ടത്തിൽ നിന്ന് മാർട്ടൻസൈറ്റ് ഘട്ടത്തിലേക്കുള്ള നേരിട്ടുള്ള പരിവർത്തനത്തിനും (തണുപ്പിക്കൽ) ഇതേ വിശദീകരണം ബാധകമാണ്, ഇവിടെ SMA വയർ താപനില (T) ഉം സ്ട്രെസ്-മോഡിഫൈഡ് മാർട്ടൻസൈറ്റ് ഘട്ടത്തിന്റെ (\(M_f^{\prime}\)) അവസാന താപനിലയും മികച്ചതാണ്. ചിത്രം 4d-ൽ, രണ്ട് ഡ്രൈവിംഗ് സൈക്കിളുകൾക്കും, SMA വയറിലെ (T) താപനിലയിലെ മാറ്റത്തിന്റെ ഒരു ഫംഗ്ഷനായി, SMA വയറിലെ ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് സ്ട്രെസ് (\(\sigma\)) ഉം മാർട്ടൻസൈറ്റിന്റെ (\(\xi\)) വോളിയം ഫ്രാക്ഷനിലുമുള്ള മാറ്റം f കാണിക്കുന്നു. ചിത്രം 3a ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജ് പൾസിനെ ആശ്രയിച്ച് സമയത്തിനനുസരിച്ച് SMA വയറിന്റെ താപനിലയിലെ മാറ്റം കാണിക്കുന്നു. ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയുന്നതുപോലെ, പൂജ്യം വോൾട്ടേജിൽ ഒരു താപ സ്രോതസ്സ് നൽകുന്നതിലൂടെയും തുടർന്നുള്ള സംവഹന തണുപ്പിക്കലിലൂടെയും വയറിന്റെ താപനില വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ചൂടാക്കൽ സമയത്ത്, മാർട്ടൻസൈറ്റിനെ ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് ഘട്ടത്തിലേക്ക് പുനഃക്രമീകരിക്കുന്നത് ആരംഭിക്കുന്നത്, SMA വയർ താപനില (T) സ്ട്രെസ്-കറക്റ്റഡ് ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് ന്യൂക്ലിയേഷൻ താപനിലയെ (\(A_s^{\prime}\)) മറികടക്കുമ്പോഴാണ്. ഈ ഘട്ടത്തിൽ, SMA വയർ കംപ്രസ് ചെയ്യപ്പെടുകയും ആക്യുവേറ്റർ ബലം സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. തണുപ്പിക്കൽ സമയത്ത്, SMA വയർ (T) യുടെ താപനില സ്ട്രെസ്-മോഡിഫൈഡ് മാർട്ടൻസൈറ്റ് ഘട്ടത്തിന്റെ (\(M_s^{\prime}\)) ന്യൂക്ലിയേഷൻ താപനിലയെ മറികടക്കുമ്പോൾ, ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് ഘട്ടത്തിൽ നിന്ന് മാർട്ടൻസൈറ്റ് ഘട്ടത്തിലേക്ക് ഒരു പോസിറ്റീവ് പരിവർത്തനം സംഭവിക്കുന്നു. ഡ്രൈവ് ഫോഴ്‌സ് കുറയുന്നു.
SMA അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ബൈമോഡൽ ഡ്രൈവിന്റെ പ്രധാന ഗുണപരമായ വശങ്ങൾ സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങളിൽ നിന്ന് ലഭിക്കും. ഒരു വോൾട്ടേജ് പൾസ് ഇൻപുട്ടിന്റെ കാര്യത്തിൽ, ജൂൾ ഹീറ്റിംഗ് ഇഫക്റ്റ് കാരണം SMA വയറിന്റെ താപനില വർദ്ധിക്കുന്നു. മാർട്ടൻസൈറ്റ് വോളിയം ഫ്രാക്ഷന്റെ (\(\xi\)) പ്രാരംഭ മൂല്യം 1 ആയി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, കാരണം മെറ്റീരിയൽ തുടക്കത്തിൽ പൂർണ്ണമായും മാർട്ടൻസിറ്റിക് ഘട്ടത്തിലാണ്. വയർ ചൂടാകുന്നത് തുടരുമ്പോൾ, SMA വയറിന്റെ താപനില സ്ട്രെസ്-കറക്റ്റഡ് ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് ന്യൂക്ലിയേഷൻ താപനില \(A_s^{\prime}\) കവിയുന്നു, അതിന്റെ ഫലമായി ചിത്രം 4c-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ മാർട്ടൻസൈറ്റ് വോളിയം ഫ്രാക്ഷനിൽ കുറവുണ്ടാകുന്നു. കൂടാതെ, ചിത്രം 4e-ൽ ആക്ച്വേറ്ററിന്റെ സ്ട്രോക്കുകളുടെ വിതരണം സമയത്തിൽ കാണിക്കുന്നു, ചിത്രം 5-ൽ - സമയത്തിന്റെ ഒരു ഫംഗ്‌ഷനായി ചാലകശക്തി. സമവാക്യങ്ങളുടെ ഒരു അനുബന്ധ സംവിധാനത്തിൽ താപനില, മാർട്ടൻസൈറ്റ് വോളിയം ഫ്രാക്ഷൻ, വയറിൽ വികസിക്കുന്ന സമ്മർദ്ദം എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു, അതിന്റെ ഫലമായി SMA വയർ ചുരുങ്ങുകയും ആക്ച്വേറ്ററിൽ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്ന ബലം എന്നിവ ഉണ്ടാകുകയും ചെയ്യുന്നു. ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ. 4d,f-ൽ, താപനിലയോടുകൂടിയ വോൾട്ടേജ് വ്യതിയാനവും താപനിലയോടുകൂടിയ മാർട്ടൻസൈറ്റ് വോളിയം ഫ്രാക്ഷൻ വ്യതിയാനവും 7 V-ൽ സിമുലേറ്റഡ് കേസിൽ SMA-യുടെ ഹിസ്റ്റെറിസിസ് സ്വഭാവസവിശേഷതകളുമായി യോജിക്കുന്നു.
പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെയും വിശകലന കണക്കുകൂട്ടലുകളിലൂടെയും ഡ്രൈവിംഗ് പാരാമീറ്ററുകളുടെ താരതമ്യം ലഭിച്ചു. വയറുകളെ 10 സെക്കൻഡ് നേരത്തേക്ക് 7 V ന്റെ പൾസ്ഡ് ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജിലേക്ക് വിധേയമാക്കി, തുടർന്ന് രണ്ട് സൈക്കിളുകളിലായി 15 സെക്കൻഡ് (കൂളിംഗ് ഘട്ടം) തണുപ്പിച്ചു. പിന്നേറ്റ് ആംഗിൾ \(40^{\circ}\) ആയി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഓരോ സിംഗിൾ പിൻ ലെഗിലും SMA വയറിന്റെ പ്രാരംഭ നീളം 83mm ആയി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. (എ) ഒരു ലോഡ് സെൽ ഉപയോഗിച്ച് ഡ്രൈവിംഗ് ഫോഴ്‌സ് അളക്കുന്നു (ബി) ഒരു തെർമൽ ഇൻഫ്രാറെഡ് ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ച് വയർ താപനില നിരീക്ഷിക്കുന്നു.
ഡ്രൈവ് ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന ബലത്തിൽ ഭൗതിക പാരാമീറ്ററുകളുടെ സ്വാധീനം മനസ്സിലാക്കുന്നതിനായി, തിരഞ്ഞെടുത്ത ഭൗതിക പാരാമീറ്ററുകളോടുള്ള ഗണിത മോഡലിന്റെ സംവേദനക്ഷമതയുടെ വിശകലനം നടത്തി, അവയുടെ സ്വാധീനത്തിനനുസരിച്ച് പാരാമീറ്ററുകൾ റാങ്ക് ചെയ്തു. ആദ്യം, ഒരു ഏകീകൃത വിതരണത്തെ പിന്തുടർന്ന പരീക്ഷണാത്മക ഡിസൈൻ തത്വങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് മോഡൽ പാരാമീറ്ററുകളുടെ സാമ്പിൾ എടുത്തത് (സെൻസിറ്റിവിറ്റി വിശകലനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള അനുബന്ധ വിഭാഗം കാണുക). ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, മോഡൽ പാരാമീറ്ററുകളിൽ ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജ് (\(V_{in}\)), പ്രാരംഭ SMA വയർ നീളം (\(l_0\)), ത്രികോണ ആംഗിൾ (\(\alpha\)), ബയസ് സ്പ്രിംഗ് കോൺസ്റ്റന്റ് (\( K_x\)), സംവഹന താപ കൈമാറ്റ ഗുണകം (\(h_T\)), ഏകീകൃത ശാഖകളുടെ എണ്ണം (n) എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. അടുത്ത ഘട്ടത്തിൽ, പീക്ക് പേശി ശക്തി ഒരു പഠന രൂപകൽപ്പന ആവശ്യകതയായി തിരഞ്ഞെടുക്കുകയും ശക്തിയിലെ ഓരോ സെറ്റ് വേരിയബിളുകളുടെയും പാരാമെട്രിക് ഇഫക്റ്റുകൾ ലഭിക്കുകയും ചെയ്തു. ചിത്രം 6a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഓരോ പാരാമീറ്ററിനുമുള്ള പരസ്പരബന്ധന ഗുണകങ്ങളിൽ നിന്നാണ് സെൻസിറ്റിവിറ്റി വിശകലനത്തിനുള്ള ടൊർണാഡോ പ്ലോട്ടുകൾ ഉരുത്തിരിഞ്ഞത്.
(എ) മോഡൽ പാരാമീറ്ററുകളുടെ പരസ്പരബന്ധന ഗുണക മൂല്യങ്ങളും മുകളിലുള്ള മോഡൽ പാരാമീറ്ററുകളുടെ 2500 അദ്വിതീയ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ പരമാവധി ഔട്ട്‌പുട്ട് ശക്തിയിലുള്ള അവയുടെ സ്വാധീനവും ടൊർണാഡോ പ്ലോട്ടിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. നിരവധി സൂചകങ്ങളുടെ റാങ്ക് പരസ്പരബന്ധനം ഗ്രാഫ് കാണിക്കുന്നു. പോസിറ്റീവ് പരസ്പരബന്ധമുള്ള ഒരേയൊരു പാരാമീറ്റർ \(V_{in}\) ആണെന്നും, ഏറ്റവും ഉയർന്ന നെഗറ്റീവ് പരസ്പരബന്ധമുള്ള പാരാമീറ്റർ \(l_0\) ആണെന്നും വ്യക്തമാണ്. വിവിധ കോമ്പിനേഷനുകളിലെ വിവിധ പാരാമീറ്ററുകളുടെ പീക്ക് പേശി ശക്തിയിലെ പ്രഭാവം (b, c) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. \(K_x\) 400 മുതൽ 800 N/m വരെയും n 4 മുതൽ 24 വരെയും വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. വോൾട്ടേജ് (\(V_{in}\)) 4V ൽ നിന്ന് 10V വരെയും വയർ നീളം (\(l_{0 } \)) 40 ൽ നിന്ന് 100 mm വരെയും ടെയിൽ ആംഗിൾ (\(\alpha \)) \ (20 – 60 \, ^ {\circ }\) വരെയും വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.
ചിത്രം 6a-യിൽ, പീക്ക് ഡ്രൈവ് ഫോഴ്‌സ് ഡിസൈൻ ആവശ്യകതകളുള്ള ഓരോ പാരാമീറ്ററിനും വിവിധ കോറിലേഷൻ ഗുണകങ്ങളുടെ ഒരു ടൊർണാഡോ പ്ലോട്ട് കാണിക്കുന്നു. ചിത്രം 6a-യിൽ നിന്ന്, വോൾട്ടേജ് പാരാമീറ്റർ (\(V_{in}\)) പരമാവധി ഔട്ട്‌പുട്ട് ഫോഴ്‌സുമായി നേരിട്ട് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്നും, സംവഹന താപ കൈമാറ്റ ഗുണകം (\(h_T\)), ജ്വാല ആംഗിൾ (\( \alpha\)), ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെന്റ് സ്പ്രിംഗ് കോൺസ്റ്റന്റ് ( \(K_x\)) എന്നിവ ഔട്ട്‌പുട്ട് ഫോഴ്‌സുമായും SMA വയറിന്റെ പ്രാരംഭ നീളവുമായും (\(l_0\)) നെഗറ്റീവ് പരസ്പരബന്ധിതമാണെന്നും, ഏകീകൃത ശാഖകളുടെ എണ്ണം (n) ശക്തമായ വിപരീത പരസ്പരബന്ധം കാണിക്കുന്നു. നേരിട്ടുള്ള പരസ്പരബന്ധത്തിന്റെ കാര്യത്തിൽ, വോൾട്ടേജ് കോറിലേഷൻ ഗുണകത്തിന്റെ (\(V_ {in}\)) ഉയർന്ന മൂല്യത്തിന്റെ കാര്യത്തിൽ, ഈ പാരാമീറ്ററിന് പവർ ഔട്ട്‌പുട്ടിൽ ഏറ്റവും വലിയ സ്വാധീനമുണ്ടെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. സമാനമായ മറ്റൊരു വിശകലനം ചിത്രം 6b, c-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, രണ്ട് കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ സ്‌പെയ്‌സുകളുടെ വ്യത്യസ്ത കോമ്പിനേഷനുകളിൽ വ്യത്യസ്ത പാരാമീറ്ററുകളുടെ പ്രഭാവം വിലയിരുത്തി പീക്ക് ഫോഴ്‌സ് അളക്കുന്നു. \(V_{in}\) ഉം \(l_0\), \(\alpha\) ഉം \(l_0\) ഉം സമാനമായ പാറ്റേണുകളാണ് ഉള്ളതെന്ന് ഗ്രാഫ് കാണിക്കുന്നു, \(V_{in}\) ഉം \(\alpha\ ) ഉം \(\alpha\) ഉം സമാനമായ പാറ്റേണുകളാണെന്ന് ഗ്രാഫ് കാണിക്കുന്നു. \(l_0\) ന്റെ ചെറിയ മൂല്യങ്ങൾ ഉയർന്ന പീക്ക് ഫോഴ്‌സുകൾക്ക് കാരണമാകുന്നു. മറ്റ് രണ്ട് പ്ലോട്ടുകൾ ചിത്രം 6a യുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, ഇവിടെ n ഉം \(K_x\) ഉം നെഗറ്റീവ് കോറിലേറ്റഡ് ആണ്, \(V_{in}\) പോസിറ്റീവായി കോറിലേറ്റഡ് ആണ്. ഡ്രൈവ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഔട്ട്‌പുട്ട് ഫോഴ്‌സ്, സ്ട്രോക്ക്, കാര്യക്ഷമത എന്നിവ ആവശ്യകതകൾക്കും പ്രയോഗത്തിനും അനുയോജ്യമാക്കാൻ കഴിയുന്ന സ്വാധീനിക്കുന്ന പാരാമീറ്ററുകൾ നിർവചിക്കാനും ക്രമീകരിക്കാനും ഈ വിശകലനം സഹായിക്കുന്നു.
നിലവിലെ ഗവേഷണ പ്രവർത്തനങ്ങൾ N ലെവലുകളുള്ള ശ്രേണിപരമായ ഡ്രൈവുകളെ പരിചയപ്പെടുത്തുകയും അന്വേഷിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ചിത്രം 7a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, രണ്ട്-ലെവൽ ശ്രേണിയിൽ, ആദ്യ ലെവൽ ആക്യുവേറ്ററിന്റെ ഓരോ SMA വയറിനും പകരം, ചിത്രം 9e-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു ബൈമോഡൽ ക്രമീകരണം കൈവരിക്കുന്നു. ചിത്രം 7c-യിൽ, രേഖാംശ ദിശയിൽ മാത്രം ചലിക്കുന്ന ഒരു ചലിക്കുന്ന ഭുജത്തിന് (സഹായ ഭുജം) ചുറ്റും SMA വയർ എങ്ങനെ ചുറ്റിയിരിക്കുന്നുവെന്ന് കാണിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഒന്നാം ഘട്ട മൾട്ടി-സ്റ്റേജ് ആക്യുവേറ്ററിന്റെ ചലിക്കുന്ന ഭുജത്തിന്റെ അതേ രീതിയിൽ പ്രാഥമിക ചലിക്കുന്ന ഭുജം ചലിക്കുന്നത് തുടരുന്നു. സാധാരണയായി, \(N-1\) ഘട്ടം SMA വയർ ഒരു ആദ്യ-ഘട്ട ഡ്രൈവ് ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നതിലൂടെ ഒരു N-ഘട്ട ഡ്രൈവ് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. തൽഫലമായി, വയർ തന്നെ പിടിക്കുന്ന ശാഖ ഒഴികെ, ഓരോ ശാഖയും ആദ്യ ഘട്ട ഡ്രൈവിനെ അനുകരിക്കുന്നു. ഈ രീതിയിൽ, പ്രാഥമിക ഡ്രൈവുകളുടെ ശക്തികളേക്കാൾ നിരവധി മടങ്ങ് വലുതായ ശക്തികൾ സൃഷ്ടിക്കുന്ന നെസ്റ്റഡ് ഘടനകൾ രൂപപ്പെടുത്താൻ കഴിയും. ഈ പഠനത്തിൽ, ഓരോ ലെവലിനും, ചിത്രം 7d-യിൽ പട്ടികാ ഫോർമാറ്റിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, 1 മീറ്റർ എന്ന മൊത്തം ഫലപ്രദമായ SMA വയർ നീളം കണക്കിലെടുക്കുന്നു. ഓരോ യൂണിമോഡൽ ഡിസൈനിലും ഓരോ വയറിലൂടെയും ഉള്ള വൈദ്യുതധാരയും ഓരോ SMA വയർ സെഗ്‌മെന്റിലെയും തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന പ്രീസ്ട്രെസും വോൾട്ടേജും ഓരോ ലെവലിലും തുല്യമാണ്. ഞങ്ങളുടെ വിശകലന മാതൃക അനുസരിച്ച്, ഔട്ട്‌പുട്ട് ഫോഴ്‌സ് ലെവലുമായി പോസിറ്റീവ് ആയി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, അതേസമയം ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെന്റ് നെഗറ്റീവ് ആയി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. അതേസമയം, ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെന്റും പേശി ശക്തിയും തമ്മിൽ ഒരു ട്രേഡ്-ഓഫ് ഉണ്ടായിരുന്നു. ചിത്രം 7b-യിൽ കാണുന്നത് പോലെ, ഏറ്റവും കൂടുതൽ ലെയറുകളിൽ പരമാവധി ബലം കൈവരിക്കുമ്പോൾ, ഏറ്റവും വലിയ ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെന്റ് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ലെയറിലാണ് നിരീക്ഷിക്കുന്നത്. ശ്രേണി ലെവൽ \(N=5\) ആയി സജ്ജീകരിച്ചപ്പോൾ, 2 നിരീക്ഷിച്ച സ്ട്രോക്കുകൾ \(\upmu\)m ഉപയോഗിച്ച് 2.58 kN ന്റെ പീക്ക് പേശി ബലം കണ്ടെത്തി. മറുവശത്ത്, ആദ്യ ഘട്ട ഡ്രൈവ് 277 \(\upmu\)m സ്ട്രോക്കിൽ 150 N ന്റെ ബലം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. മൾട്ടി-ലെവൽ ആക്യുവേറ്ററുകൾക്ക് യഥാർത്ഥ ജൈവ പേശികളെ അനുകരിക്കാൻ കഴിയും, അവിടെ ഷേപ്പ് മെമ്മറി അലോയ്കളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള കൃത്രിമ പേശികൾക്ക് കൃത്യവും സൂക്ഷ്മവുമായ ചലനങ്ങളിലൂടെ ഗണ്യമായി ഉയർന്ന ശക്തികൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. ശ്രേണി വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് ചലനം വളരെയധികം കുറയുകയും ഡ്രൈവ് നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയുടെ സങ്കീർണ്ണത വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു എന്നതാണ് ഈ മിനിയേച്ചറൈസ്ഡ് ഡിസൈനിന്റെ പരിമിതികൾ.
(എ) ഒരു രണ്ട്-ഘട്ട (\(N=2\)) ലെയേർഡ് ഷേപ്പ് മെമ്മറി അലോയ് ലീനിയർ ആക്യുവേറ്റർ സിസ്റ്റം ഒരു ബൈമോഡൽ കോൺഫിഗറേഷനിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ആദ്യ ഘട്ട ലെയേർഡ് ആക്യുവേറ്ററിലെ SMA വയർ മറ്റൊരു സിംഗിൾ സ്റ്റേജ് ലെയേർഡ് ആക്യുവേറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നതിലൂടെയാണ് നിർദ്ദിഷ്ട മോഡൽ നേടുന്നത്. (സി) രണ്ടാം ഘട്ട മൾട്ടിലെയർ ആക്യുവേറ്ററിന്റെ വികലമായ കോൺഫിഗറേഷൻ. (ബി) ലെവലുകളുടെ എണ്ണത്തെ ആശ്രയിച്ച് ബലങ്ങളുടെയും സ്ഥാനചലനങ്ങളുടെയും വിതരണം വിവരിച്ചിരിക്കുന്നു. ആക്യുവേറ്ററിന്റെ പീക്ക് ഫോഴ്‌സ് ഗ്രാഫിലെ സ്കെയിൽ ലെവലുമായി പോസിറ്റീവ് ആയി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്നും സ്ട്രോക്ക് സ്കെയിൽ ലെവലുമായി നെഗറ്റീവ് ആയി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്നും കണ്ടെത്തി. ഓരോ വയറിലെയും കറന്റും പ്രീ-വോൾട്ടേജും എല്ലാ ലെവലുകളിലും സ്ഥിരമായി തുടരുന്നു. (ഡി) ഓരോ ലെവലിലും ടാപ്പുകളുടെ എണ്ണവും SMA വയറിന്റെ (ഫൈബർ) നീളവും പട്ടിക കാണിക്കുന്നു. വയറുകളുടെ സവിശേഷതകൾ സൂചിക 1 സൂചിപ്പിക്കുന്നു, കൂടാതെ ദ്വിതീയ ശാഖകളുടെ എണ്ണം (പ്രൈമറി ലെഗുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒന്ന്) സബ്‌സ്‌ക്രിപ്റ്റിലെ ഏറ്റവും വലിയ സംഖ്യയാൽ സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ലെവൽ 5-ൽ, \(n_1\) എന്നത് ഓരോ ബൈമോഡൽ ഘടനയിലും ഉള്ള SMA വയറുകളുടെ എണ്ണത്തെയും, \(n_5\) എന്നത് ഓക്സിലറി ലെഗുകളുടെ എണ്ണത്തെയും (പ്രധാന ലെഗുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒന്ന്) സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
ഫേസ് ട്രാൻസിഷനുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയിലെ മാക്രോസ്കോപ്പിക് മാറ്റങ്ങളോടൊപ്പമുള്ള തെർമോമെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചുള്ള ഷേപ്പ് മെമ്മറി ഉപയോഗിച്ച് SMA-കളുടെ സ്വഭാവം മാതൃകയാക്കാൻ നിരവധി ഗവേഷകർ വിവിധ രീതികൾ നിർദ്ദേശിച്ചിട്ടുണ്ട്. കോൺസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടീവ് രീതികളുടെ രൂപീകരണം അന്തർലീനമായി സങ്കീർണ്ണമാണ്. ഏറ്റവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഫിനോമെനോളജിക്കൽ മോഡൽ തനക28 നിർദ്ദേശിച്ചതാണ്, ഇത് എഞ്ചിനീയറിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. മാർട്ടൻസൈറ്റിന്റെ വോളിയം ഫ്രാക്ഷൻ താപനിലയുടെയും സമ്മർദ്ദത്തിന്റെയും ഒരു എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യൽ ഫംഗ്ഷനാണെന്ന് തനക [28] നിർദ്ദേശിച്ച ഫിനോമെനോളജിക്കൽ മോഡൽ അനുമാനിക്കുന്നു. പിന്നീട്, ലിയാങ്ങും റോജേഴ്‌സും ബ്രിൻസൺ30 ഉം ഒരു മാതൃക നിർദ്ദേശിച്ചു, അതിൽ ഫേസ് ട്രാൻസിഷൻ ഡൈനാമിക്സ് വോൾട്ടേജിന്റെയും താപനിലയുടെയും ഒരു കോസൈൻ ഫംഗ്ഷനായി കണക്കാക്കി, മോഡലിൽ ചെറിയ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തി. അനിയന്ത്രിതമായ ലോഡിംഗ് അവസ്ഥകളിലും ഭാഗിക സംക്രമണങ്ങളിലും SMA മെറ്റീരിയലുകളുടെ സ്വഭാവം മാതൃകയാക്കാൻ ബെക്കറും ബ്രിൻസണും ഒരു ഘട്ടം ഡയഗ്രം അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ചലനാത്മക മാതൃക നിർദ്ദേശിച്ചു. എലാഹിനിയയും അഹ്മദിയനും33 ഉം വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത സിംഗിൾ ഡിഗ്രി ഓഫ് ഫ്രീഡം മാനിപ്പുലേറ്റർ അനുകരിക്കാൻ ബാനർജി32 ബെക്കർ, ബ്രിൻസൺ31 ഫേസ് ഡയഗ്രം ഡൈനാമിക്സ് രീതി ഉപയോഗിക്കുന്നു. താപനിലയനുസരിച്ച് വോൾട്ടേജിലെ ഏകതാനമല്ലാത്ത മാറ്റം കണക്കിലെടുക്കുന്ന ഘട്ടം ഡയഗ്രമുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഗതിക രീതികൾ എഞ്ചിനീയറിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ നടപ്പിലാക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. നിലവിലുള്ള പ്രതിഭാസ മാതൃകകളുടെ ഈ പോരായ്മകളിലേക്ക് എലഖിനിയയും അഹ്മദിയനും ശ്രദ്ധ ആകർഷിക്കുകയും സങ്കീർണ്ണമായ ലോഡിംഗ് സാഹചര്യങ്ങളിൽ ആകൃതി മെമ്മറി സ്വഭാവം വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിനും നിർവചിക്കുന്നതിനുമായി ഒരു വിപുലീകൃത പ്രതിഭാസ മാതൃക നിർദ്ദേശിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
SMA വയറിന്റെ ഘടനാ മാതൃക SMA വയറിന്റെ സ്ട്രെസ് (\(\sigma\)), സ്ട്രെയിൻ (\(\epsilon\)), താപനില (T), മാർട്ടൻസൈറ്റ് വോളിയം ഫ്രാക്ഷൻ (\(\xi\)) എന്നിവ നൽകുന്നു. ഫിനോമെനോളജിക്കൽ കോൺസ്റ്റിറ്റീവ് മോഡൽ ആദ്യം നിർദ്ദേശിച്ചത് തനക28 ആണ്, പിന്നീട് ലിയാങ്29 ഉം ബ്രിൻസൺ30 ഉം ആണ് സ്വീകരിച്ചത്. സമവാക്യത്തിന്റെ ഡെറിവേറ്റീവിന് ഈ രൂപമുണ്ട്:
ഇവിടെ E എന്നത് യങ്ങിന്റെ മോഡുലസിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) ഉം \(E_A\) ഉം \(E_M\) ഉം ഉപയോഗിച്ച് ലഭിക്കുന്ന ഫേസ് ഡിപൻഡന്റ് SMA യങ്ങിന്റെ മോഡുലസ് ആണ്, യഥാക്രമം ഓസ്റ്റെനിറ്റിക്, മാർട്ടൻസിറ്റിക് ഘട്ടങ്ങളാണ്, കൂടാതെ താപ വികാസത്തിന്റെ ഗുണകം \(\theta _T\) ആണ് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത്. ഫേസ് ട്രാൻസിഷൻ കോൺട്രിബ്യൂഷൻ ഫാക്ടർ \(\Omega = -E \epsilon _L\) ഉം \(\epsilon _L\) ഉം SMA വയറിലെ പരമാവധി വീണ്ടെടുക്കാവുന്ന സ്ട്രെയിൻ ആണ്.
തനക28 നിർദ്ദേശിച്ച എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യൽ ഫംഗ്‌ഷന് പകരം ലിയാങ്29 വികസിപ്പിച്ചതും പിന്നീട് ബ്രിൻസൺ30 സ്വീകരിച്ചതുമായ കോസൈൻ ഫംഗ്‌ഷനുമായി ഫേസ് ഡൈനാമിക്സ് സമവാക്യം യോജിക്കുന്നു. ഇലഖിനിയയും അഹ്മദിയനും34 നിർദ്ദേശിച്ച മോഡലിന്റെ ഒരു വിപുലീകരണമാണ് ഫേസ് ട്രാൻസിഷൻ മോഡൽ, ലിയാങ്29 ഉം ബ്രിൻസൺ30 ഉം നൽകിയ ഫേസ് ട്രാൻസിഷൻ അവസ്ഥകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി പരിഷ്‌ക്കരിച്ചു. സങ്കീർണ്ണമായ തെർമോമെക്കാനിക്കൽ ലോഡുകളിൽ ഈ ഫേസ് ട്രാൻസിഷൻ മോഡലിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന വ്യവസ്ഥകൾ സാധുവാണ്. കോൺസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടീവ് സമവാക്യം മോഡലിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഓരോ നിമിഷത്തിലും മാർട്ടൻസൈറ്റിന്റെ വോളിയം ഭിന്നസംഖ്യയുടെ മൂല്യം കണക്കാക്കുന്നു.
ചൂടാക്കൽ സാഹചര്യങ്ങളിൽ മാർട്ടൻസൈറ്റ് ഓസ്റ്റെനൈറ്റായി മാറുന്നതിലൂടെ പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന ഭരണപരമായ പുനഃപരിവർത്തന സമവാക്യം ഇപ്രകാരമാണ്:
ഇവിടെ \(\xi\) എന്നത് മാർട്ടൻസൈറ്റിന്റെ വ്യാപ്ത ഭിന്നസംഖ്യയാണ്, \(\xi _M\) എന്നത് ചൂടാക്കുന്നതിന് മുമ്പ് ലഭിച്ച മാർട്ടൻസൈറ്റിന്റെ വ്യാപ്ത ഭിന്നസംഖ്യയാണ്, \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\), \ ( \displaystyle b_A = -a_A/C_A\) ഉം \(C_A\) ഉം – കർവ് ഏകദേശ പാരാമീറ്ററുകൾ, T – SMA വയർ താപനില, \(A_s\) ഉം \(A_f\) ഉം – ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് ഘട്ടത്തിന്റെ ആരംഭവും അവസാനവും, യഥാക്രമം താപനില.
തണുപ്പിക്കൽ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഓസ്റ്റിനൈറ്റ് മാർട്ടൻസൈറ്റായി മാറുന്ന ഘട്ടം പരിവർത്തനം പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന നേരിട്ടുള്ള പരിവർത്തന നിയന്ത്രണ സമവാക്യം:
ഇവിടെ \(\xi _A\) എന്നത് തണുപ്പിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് ലഭിച്ച മാർട്ടൻസൈറ്റിന്റെ വ്യാപ്ത ഭിന്നസംഖ്യയാണ്, \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) ഉം \ ( C_M \) ഉം - കർവ് ഫിറ്റിംഗ് പാരാമീറ്ററുകൾ, T - SMA വയർ താപനില, \(M_s\) ഉം \(M_f\) ഉം - യഥാക്രമം പ്രാരംഭ, അന്തിമ മാർട്ടൻസൈറ്റ് താപനിലകൾ.
(3) ഉം (4) ഉം സമവാക്യങ്ങൾ വേർതിരിച്ചതിനുശേഷം, വിപരീത, നേരിട്ടുള്ള പരിവർത്തന സമവാക്യങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്ന രൂപത്തിലേക്ക് ലളിതമാക്കുന്നു:
മുന്നോട്ടും പിന്നോട്ടും ഉള്ള പരിവർത്തന സമയത്ത് \(\eta _{\sigma}\) ഉം \(\eta _{T}\) ഉം വ്യത്യസ്ത മൂല്യങ്ങൾ എടുക്കുന്നു. \(\eta _{\sigma}\) ഉം \(\eta _{T}\) ഉം ബന്ധപ്പെട്ട അടിസ്ഥാന സമവാക്യങ്ങൾ ഉരുത്തിരിഞ്ഞുവന്നിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ ഒരു അധിക വിഭാഗത്തിൽ വിശദമായി ചർച്ച ചെയ്തിട്ടുണ്ട്.
SMA വയറിന്റെ താപനില ഉയർത്താൻ ആവശ്യമായ താപ ഊർജ്ജം ജൂൾ ഹീറ്റിംഗ് ഇഫക്റ്റിൽ നിന്നാണ് ലഭിക്കുന്നത്. SMA വയർ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതോ പുറത്തുവിടുന്നതോ ആയ താപ ഊർജ്ജത്തെ പരിവർത്തനത്തിന്റെ ഒളിഞ്ഞിരിക്കുന്ന താപം പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. SMA വയറിലെ താപ നഷ്ടം നിർബന്ധിത സം‌വഹനം മൂലമാണ്, കൂടാതെ വികിരണത്തിന്റെ നിസ്സാരമായ പ്രഭാവം കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, താപ ഊർജ്ജ സന്തുലിത സമവാക്യം ഇപ്രകാരമാണ്:
\(m_{wire}\) എന്നത് SMA വയറിന്റെ ആകെ പിണ്ഡമാണ്, \(c_{p}\) എന്നത് SMA യുടെ പ്രത്യേക താപ ശേഷിയാണ്, \(V_{in}\) എന്നത് വയറിൽ പ്രയോഗിക്കുന്ന വോൾട്ടേജാണ്, \(R_{ohm} \ ) – ഫേസ്-ആശ്രിത പ്രതിരോധം SMA, നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നത്; \(R_{ohm} = (l/A_{cross})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\ ) ഇവിടെ \(r_M\ ) ഉം \(r_A\) ഉം യഥാക്രമം മാർട്ടൻസൈറ്റിലും ഓസ്റ്റെനൈറ്റിലും SMA ഫേസ് റെസിസ്റ്റിവിറ്റിയാണ്, \(A_{c}\) എന്നത് SMA വയറിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമാണ്, \(\ഡെൽറ്റ H \) ഒരു ഷേപ്പ് മെമ്മറി അലോയ് ആണ്. വയറിന്റെ സംക്രമണത്തിന്റെ ലേറ്റന്റ് ഹീറ്റ്, T ഉം \(T_{\infty}\) ഉം യഥാക്രമം SMA വയറിന്റെയും പരിസ്ഥിതിയുടെയും താപനിലയാണ്.
ഒരു ഷേപ്പ് മെമ്മറി അലോയ് വയർ ആക്ച്വേറ്റ് ചെയ്യുമ്പോൾ, വയർ കംപ്രസ് ചെയ്യുന്നു, ബൈമോഡൽ ഡിസൈനിന്റെ ഓരോ ശാഖയിലും ഫൈബർ ഫോഴ്‌സ് എന്ന് വിളിക്കുന്ന ഒരു ബലം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ചിത്രം 9e-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, SMA വയറിന്റെ ഓരോ സ്ട്രാൻഡിലെയും നാരുകളുടെ ബലങ്ങൾ ഒരുമിച്ച് ആക്ച്വേറ്റ് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള പേശി ബലം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഒരു ബയസിംഗ് സ്പ്രിംഗിന്റെ സാന്നിധ്യം കാരണം, Nth മൾട്ടിലെയർ ആക്ച്വേറ്ററിന്റെ മൊത്തം പേശി ബലം:
(7) എന്ന സമവാക്യത്തിലേക്ക് \(N = 1\) പകരം വച്ചാൽ, ആദ്യ ഘട്ട ബൈമോഡൽ ഡ്രൈവ് പ്രോട്ടോടൈപ്പിന്റെ പേശികളുടെ ശക്തി ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ ലഭിക്കും:
ഇവിടെ n എന്നത് യൂണിമോഡൽ കാലുകളുടെ എണ്ണമാണ്, \(F_m\) എന്നത് ഡ്രൈവ് സൃഷ്ടിക്കുന്ന പേശി ബലമാണ്, \​​​​(F_f\) എന്നത് SMA വയറിലെ ഫൈബർ ശക്തിയാണ്, \(K_x\) എന്നത് ബയസ് കാഠിന്യമാണ്. സ്പ്രിംഗ്, \(\alpha\) എന്നത് ത്രികോണത്തിന്റെ കോൺ ആണ്, \(x_0\) എന്നത് SMA കേബിളിനെ പ്രീ-ടെൻഷൻ ചെയ്ത സ്ഥാനത്ത് നിലനിർത്തുന്നതിനുള്ള ബയസ് സ്പ്രിംഗിന്റെ പ്രാരംഭ ഓഫ്‌സെറ്റാണ്, \(\Delta x\) എന്നത് ആക്യുവേറ്റർ യാത്രയാണ്.
Nth ഘട്ടത്തിലെ SMA വയറിലെ വോൾട്ടേജ് (\(\sigma\)) ഉം സ്ട്രെയിനും (\(\epsilon\)) അനുസരിച്ച് ഡ്രൈവിന്റെ (\(\Delta x\)) ആകെ സ്ഥാനചലനം അല്ലെങ്കിൽ ചലനം, ഡ്രൈവ് ഇതായി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു (ഔട്ട്‌പുട്ടിന്റെ അധിക ഭാഗം ചിത്രം കാണുക):
ഡ്രൈവ് ഡിഫോർമേഷൻ (\(\epsilon\)) ഉം ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെന്റ് അല്ലെങ്കിൽ ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെന്റ് (\(\Delta x\)) ഉം തമ്മിലുള്ള ബന്ധം കൈനെമാറ്റിക് സമവാക്യങ്ങൾ നൽകുന്നു. ഒരു യൂണിമോഡൽ ബ്രാഞ്ചിലെ ഏത് സമയത്തും t യിലെ പ്രാരംഭ Arb വയർ നീളത്തിന്റെയും (\(l_0\)) വയർ നീളത്തിന്റെയും (l) ഒരു ഫംഗ്‌ഷനായി Arb വയർ രൂപഭേദം ഇപ്രകാരമാണ്:
ചിത്രം 8-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, \(\Delta\)ABB '-ൽ കോസൈൻ ഫോർമുല പ്രയോഗിച്ചുകൊണ്ട് \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) ലഭിക്കുന്നത് ഇവിടെയാണ്. ആദ്യ ഘട്ട ഡ്രൈവിന് (\(N = 1\)), \(\Delta x_1\) \(\Delta x\) ഉം \(\alpha _1\) ഉം \(\alpha \) ഉം ആണ്. ചിത്രം 8-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സമവാക്യം (11)-ൽ നിന്ന് സമയം വേർതിരിച്ച് l ന്റെ മൂല്യം മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നതിലൂടെ, സ്ട്രെയിൻ നിരക്ക് ഇങ്ങനെ എഴുതാം:
ഇവിടെ \(l_0\) എന്നത് SMA വയറിന്റെ പ്രാരംഭ നീളമാണ്, l എന്നത് ഒരു യൂണിമോഡൽ ബ്രാഞ്ചിലെ ഏത് സമയത്തും t യിലുള്ള വയറിന്റെ നീളമാണ്, \(\epsilon\) എന്നത് SMA വയറിൽ വികസിപ്പിച്ച രൂപഭേദമാണ്, \(\alpha \) എന്നത് ത്രികോണത്തിന്റെ കോൺ ആണ്, \(\Delta x\) എന്നത് ഡ്രൈവ് ഓഫ്‌സെറ്റാണ് (ചിത്രം 8 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നത് പോലെ).
എല്ലാ n സിംഗിൾ-പീക്ക് ഘടനകളും (\(ഈ ചിത്രത്തിലെ n=6\)) ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജായി \(V_{in}\) ഉപയോഗിച്ച് ശ്രേണിയിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഘട്ടം I: പൂജ്യം വോൾട്ടേജ് സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഒരു ബൈമോഡൽ കോൺഫിഗറേഷനിൽ SMA വയറിന്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം ഘട്ടം II: ചുവന്ന വരയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, വിപരീത പരിവർത്തനം കാരണം SMA വയർ കംപ്രസ് ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഒരു നിയന്ത്രിത ഘടന കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
ആശയത്തിന്റെ തെളിവായി, പരീക്ഷണ ഫലങ്ങളുള്ള അടിസ്ഥാന സമവാക്യങ്ങളുടെ സിമുലേറ്റഡ് ഡെറിവേഷൻ പരീക്ഷിക്കുന്നതിനായി ഒരു SMA-അധിഷ്ഠിത ബൈമോഡൽ ഡ്രൈവ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ബൈമോഡൽ ലീനിയർ ആക്യുവേറ്ററിന്റെ CAD മോഡൽ ചിത്രം 9a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. മറുവശത്ത്, ചിത്രം 9c-യിൽ, ബൈമോഡൽ ഘടനയുള്ള രണ്ട്-പ്ലെയിൻ SMA-അധിഷ്ഠിത ആക്യുവേറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു റൊട്ടേഷണൽ പ്രിസ്മാറ്റിക് കണക്ഷനായി നിർദ്ദേശിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു പുതിയ ഡിസൈൻ കാണിക്കുന്നു. ഒരു അൾട്ടിമേക്കർ 3 എക്സ്റ്റെൻഡഡ് 3D പ്രിന്ററിൽ അഡിറ്റീവ് നിർമ്മാണം ഉപയോഗിച്ചാണ് ഡ്രൈവ് ഘടകങ്ങൾ നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഘടകങ്ങളുടെ 3D പ്രിന്റിംഗിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന മെറ്റീരിയൽ പോളികാർബണേറ്റ് ആണ്, ഇത് ശക്തവും ഈടുനിൽക്കുന്നതും ഉയർന്ന ഗ്ലാസ് ട്രാൻസിഷൻ താപനിലയും (110-113 \(^{\circ }\) C) ഉള്ളതിനാൽ ചൂട് പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള വസ്തുക്കൾക്ക് അനുയോജ്യമാണ്. കൂടാതെ, Dynalloy, Inc. ഫ്ലെക്സിനോൾ ആകൃതിയിലുള്ള മെമ്മറി അലോയ് വയർ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ഉപയോഗിച്ചു, കൂടാതെ ഫ്ലെക്സിനോൾ വയറുമായി ബന്ധപ്പെട്ട മെറ്റീരിയൽ ഗുണങ്ങളും സിമുലേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിച്ചു. ചിത്രം 9b, d-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, മൾട്ടിലെയർ ആക്യുവേറ്ററുകൾ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന ഉയർന്ന ബലങ്ങൾ ലഭിക്കുന്നതിന് പേശികളുടെ ഒരു ബൈമോഡൽ ക്രമീകരണത്തിൽ നാരുകളായി ഒന്നിലധികം SMA വയറുകൾ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.
ചിത്രം 9a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ചലിക്കുന്ന ആം SMA വയർ രൂപപ്പെടുത്തുന്ന അക്യൂട്ട് കോൺ ആംഗിൾ (\(\alpha\)) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഇടത്, വലത് ക്ലാമ്പുകളിൽ ടെർമിനൽ ക്ലാമ്പുകൾ ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതിനാൽ, SMA വയർ ആവശ്യമുള്ള ബൈമോഡൽ കോണിൽ പിടിക്കുന്നു. സ്പ്രിംഗ് കണക്ടറിൽ പിടിച്ചിരിക്കുന്ന ബയസ് സ്പ്രിംഗ് ഉപകരണം SMA നാരുകളുടെ എണ്ണം (n) അനുസരിച്ച് വ്യത്യസ്ത ബയസ് സ്പ്രിംഗ് എക്സ്റ്റൻഷൻ ഗ്രൂപ്പുകളെ ക്രമീകരിക്കുന്നതിനാണ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. കൂടാതെ, നിർബന്ധിത സംവഹന തണുപ്പിക്കലിനായി SMA വയർ ബാഹ്യ പരിതസ്ഥിതിയിലേക്ക് തുറന്നുകാട്ടപ്പെടുന്ന തരത്തിലാണ് ചലിക്കുന്ന ഭാഗങ്ങളുടെ സ്ഥാനം രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. ഭാരം കുറയ്ക്കാൻ രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത എക്സ്ട്രൂഡഡ് കട്ടൗട്ടുകൾ ഉപയോഗിച്ച് വേർപെടുത്താവുന്ന അസംബ്ലിയുടെ മുകളിലും താഴെയുമുള്ള പ്ലേറ്റുകൾ SMA വയർ തണുപ്പിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. കൂടാതെ, CMA വയറിന്റെ രണ്ട് അറ്റങ്ങളും യഥാക്രമം ഒരു ക്രിമ്പ് ഉപയോഗിച്ച് ഇടത്, വലത് ടെർമിനലുകളിൽ ഉറപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. മുകളിലും താഴെയുമുള്ള പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിലുള്ള ക്ലിയറൻസ് നിലനിർത്തുന്നതിന് ചലിക്കുന്ന അസംബ്ലിയുടെ ഒരു അറ്റത്ത് ഒരു പ്ലങ്കർ ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. SMA വയർ സജീവമാകുമ്പോൾ തടയൽ ശക്തി അളക്കുന്നതിന് ഒരു കോൺടാക്റ്റ് വഴി സെൻസറിലേക്ക് ഒരു ബ്ലോക്കിംഗ് ഫോഴ്‌സ് പ്രയോഗിക്കുന്നതിനും പ്ലങ്കർ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ബൈമോഡൽ പേശി ഘടന SMA ശ്രേണിയിൽ വൈദ്യുതമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഒരു ഇൻപുട്ട് പൾസ് വോൾട്ടേജ് ഉപയോഗിച്ചാണ് ഇത് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. വോൾട്ടേജ് പൾസ് സൈക്കിളിൽ, വോൾട്ടേജ് പ്രയോഗിക്കുകയും SMA വയർ ഓസ്റ്റെനൈറ്റിന്റെ പ്രാരംഭ താപനിലയ്ക്ക് മുകളിൽ ചൂടാക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, ഓരോ സ്ട്രാൻഡിലെയും വയറിന്റെ നീളം കുറയുന്നു. ഈ പിൻവലിക്കൽ ചലിക്കുന്ന ആം സബ്അസംബ്ലിയെ സജീവമാക്കുന്നു. അതേ സൈക്കിളിൽ വോൾട്ടേജ് പൂജ്യമാക്കിയപ്പോൾ, ചൂടാക്കിയ SMA വയർ മാർട്ടൻസൈറ്റ് ഉപരിതലത്തിന്റെ താപനിലയ്ക്ക് താഴെയായി തണുപ്പിക്കുകയും അതുവഴി അതിന്റെ യഥാർത്ഥ സ്ഥാനത്തേക്ക് മടങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. പൂജ്യം സമ്മർദ്ദ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, SMA വയർ ആദ്യം ഒരു ബയസ് സ്പ്രിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് നിഷ്ക്രിയമായി നീട്ടുകയും ഡിറ്റ്വിൻ ചെയ്ത മാർട്ടൻസിറ്റിക് അവസ്ഥയിലെത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. SMA വയർ കടന്നുപോകുന്ന സ്ക്രൂ, SMA വയറിൽ ഒരു വോൾട്ടേജ് പൾസ് പ്രയോഗിച്ചുകൊണ്ട് സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ട കംപ്രഷൻ കാരണം നീങ്ങുന്നു (SPA ഓസ്റ്റെനൈറ്റ് ഘട്ടത്തിൽ എത്തുന്നു), ഇത് ചലിക്കുന്ന ലിവറിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. SMA വയർ പിൻവലിക്കുമ്പോൾ, സ്പ്രിംഗ് കൂടുതൽ നീട്ടുന്നതിലൂടെ ബയസ് സ്പ്രിംഗ് ഒരു എതിർ ശക്തി സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഇംപൾസ് വോൾട്ടേജിലെ സ്ട്രെസ് പൂജ്യമാകുമ്പോൾ, നിർബന്ധിത സംവഹന തണുപ്പിക്കൽ കാരണം SMA വയർ നീളുകയും അതിന്റെ ആകൃതി മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ഇരട്ട മാർട്ടൻസിറ്റിക് ഘട്ടത്തിൽ എത്തുന്നു.
നിർദ്ദിഷ്ട SMA-അധിഷ്ഠിത ലീനിയർ ആക്യുവേറ്റർ സിസ്റ്റത്തിന് SMA വയറുകൾ കോണീയമായി ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു ബൈമോഡൽ കോൺഫിഗറേഷൻ ഉണ്ട്. (a) പ്രോട്ടോടൈപ്പിന്റെ ഒരു CAD മോഡലിനെ ചിത്രീകരിക്കുന്നു, ഇത് പ്രോട്ടോടൈപ്പിനുള്ള ചില ഘടകങ്ങളെയും അവയുടെ അർത്ഥങ്ങളെയും പരാമർശിക്കുന്നു, (b, d) വികസിപ്പിച്ച പരീക്ഷണാത്മക പ്രോട്ടോടൈപ്പിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു35. (b) ഇലക്ട്രിക്കൽ കണക്ഷനുകളും ബയസ് സ്പ്രിംഗുകളും സ്ട്രെയിൻ ഗേജുകളും ഉപയോഗിച്ചുള്ള പ്രോട്ടോടൈപ്പിന്റെ മുകളിലെ കാഴ്ച കാണിക്കുമ്പോൾ, (d) സജ്ജീകരണത്തിന്റെ ഒരു വീക്ഷണകോണിലുള്ള കാഴ്ച കാണിക്കുന്നു. (e) ഫൈബറിന്റെയും പേശികളുടെയും ശക്തിയുടെ ദിശയും ഗതിയും കാണിക്കുന്ന ഏത് സമയത്തും ബൈമോഡലായി സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന SMA വയറുകളുള്ള ഒരു ലീനിയർ ആക്യുവേഷൻ സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഡയഗ്രം. (c) രണ്ട്-പ്ലെയിൻ SMA-അധിഷ്ഠിത ആക്യുവേറ്റർ വിന്യസിക്കുന്നതിന് ഒരു 2-DOF റൊട്ടേഷണൽ പ്രിസ്മാറ്റിക് കണക്ഷൻ നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ലിങ്ക് താഴെയുള്ള ഡ്രൈവിൽ നിന്ന് മുകളിലെ കൈയിലേക്ക് ലീനിയർ ചലനം കൈമാറുന്നു, ഇത് ഒരു റൊട്ടേഷണൽ കണക്ഷൻ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. മറുവശത്ത്, ജോഡി പ്രിസങ്ങളുടെ ചലനം മൾട്ടിലെയർ ഫസ്റ്റ് സ്റ്റേജ് ഡ്രൈവിന്റെ ചലനത്തിന് തുല്യമാണ്.
ചിത്രം 9b-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന പ്രോട്ടോടൈപ്പിൽ SMA അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു ബൈമോഡൽ ഡ്രൈവിന്റെ പ്രകടനം വിലയിരുത്തുന്നതിനായി ഒരു പരീക്ഷണാത്മക പഠനം നടത്തി. ചിത്രം 10a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, SMA വയറുകളിലേക്ക് ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജ് നൽകുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രോഗ്രാമബിൾ DC പവർ സപ്ലൈ ആയിരുന്നു പരീക്ഷണാത്മക സജ്ജീകരണം. ചിത്രം 10b-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഗ്രാഫ്‌ടെക് GL-2000 ഡാറ്റ ലോഗർ ഉപയോഗിച്ച് ബ്ലോക്കിംഗ് ഫോഴ്‌സ് അളക്കാൻ ഒരു പീസോ ഇലക്ട്രിക് സ്‌ട്രെയിൻ ഗേജ് (PACEline CFT/5kN) ഉപയോഗിച്ചു. കൂടുതൽ പഠനത്തിനായി ഹോസ്റ്റ് ഡാറ്റ രേഖപ്പെടുത്തുന്നു. ഒരു വോൾട്ടേജ് സിഗ്നൽ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് സ്‌ട്രെയിൻ ഗേജുകൾക്കും ചാർജ് ആംപ്ലിഫയറുകൾക്കും സ്ഥിരമായ വൈദ്യുതി വിതരണം ആവശ്യമാണ്. പട്ടിക 2-ൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ പീസോ ഇലക്ട്രിക് ഫോഴ്‌സ് സെൻസറിന്റെയും മറ്റ് പാരാമീറ്ററുകളുടെയും സെൻസിറ്റിവിറ്റി അനുസരിച്ച് അനുബന്ധ സിഗ്നലുകളെ പവർ ഔട്ട്‌പുട്ടുകളായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു. ഒരു വോൾട്ടേജ് പൾസ് പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, SMA വയറിന്റെ താപനില വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് SMA വയർ കംപ്രസ് ചെയ്യാൻ കാരണമാകുന്നു, ഇത് ആക്യുവേറ്റർ ബലം സൃഷ്ടിക്കാൻ കാരണമാകുന്നു. 7 V ന്റെ ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജ് പൾസ് വഴി പേശികളുടെ ശക്തിയുടെ ഔട്ട്‌പുട്ടിന്റെ പരീക്ഷണാത്മക ഫലങ്ങൾ ചിത്രം 2a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
(എ) ആക്യുവേറ്റർ സൃഷ്ടിക്കുന്ന ബലം അളക്കുന്നതിനായി പരീക്ഷണത്തിൽ ഒരു SMA-അധിഷ്ഠിത ലീനിയർ ആക്യുവേറ്റർ സിസ്റ്റം സജ്ജീകരിച്ചു. ലോഡ് സെൽ ബ്ലോക്കിംഗ് ബലം അളക്കുകയും 24 V DC പവർ സപ്ലൈ ഉപയോഗിച്ച് പവർ നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു GW ഇൻസ്റ്റെക് പ്രോഗ്രാമബിൾ DC പവർ സപ്ലൈ ഉപയോഗിച്ച് കേബിളിന്റെ മുഴുവൻ നീളത്തിലും 7 V വോൾട്ടേജ് ഡ്രോപ്പ് പ്രയോഗിച്ചു. ചൂട് കാരണം SMA വയർ ചുരുങ്ങുന്നു, ചലിക്കുന്ന ഭുജം ലോഡ് സെല്ലുമായി ബന്ധപ്പെടുകയും ഒരു ബ്ലോക്കിംഗ് ബലം പ്രയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ലോഡ് സെൽ GL-2000 ഡാറ്റ ലോഗറുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടുതൽ പ്രോസസ്സിംഗിനായി ഡാറ്റ ഹോസ്റ്റിൽ സൂക്ഷിക്കുന്നു. (ബി) പേശികളുടെ ശക്തി അളക്കുന്നതിനുള്ള പരീക്ഷണാത്മക സജ്ജീകരണത്തിന്റെ ഘടകങ്ങളുടെ ശൃംഖല കാണിക്കുന്ന ഡയഗ്രം.
ഷേപ്പ് മെമ്മറി അലോയ്കൾ താപ ഊർജ്ജത്താൽ ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, അതിനാൽ ഷേപ്പ് മെമ്മറി പ്രതിഭാസം പഠിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന പാരാമീറ്ററായി താപനില മാറുന്നു. പരീക്ഷണാത്മകമായി, ചിത്രം 11a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഒരു പ്രോട്ടോടൈപ്പ് SMA-അധിഷ്ഠിത ഡൈവലറേറ്റ് ആക്യുവേറ്ററിൽ തെർമൽ ഇമേജിംഗും താപനില അളവുകളും നടത്തി. ചിത്രം 11b-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഒരു പ്രോഗ്രാമബിൾ DC ഉറവിടം പരീക്ഷണ സജ്ജീകരണത്തിലെ SMA വയറുകളിൽ ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജ് പ്രയോഗിച്ചു. ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ LWIR ക്യാമറ (FLIR A655sc) ഉപയോഗിച്ച് SMA വയറിന്റെ താപനില മാറ്റം തത്സമയം അളന്നു. കൂടുതൽ പോസ്റ്റ്-പ്രോസസ്സിംഗിനായി ഡാറ്റ റെക്കോർഡുചെയ്യാൻ ഹോസ്റ്റ് ResearchIR സോഫ്റ്റ്‌വെയർ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഒരു വോൾട്ടേജ് പൾസ് പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, SMA വയറിന്റെ താപനില വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് SMA വയർ ചുരുങ്ങാൻ കാരണമാകുന്നു. ചിത്രത്തിൽ. 7V ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജ് പൾസിനുള്ള സമയത്തിനെതിരായ SMA വയർ താപനിലയുടെ പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ ചിത്രം 2b കാണിക്കുന്നു.