Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद। तपाईंले प्रयोग गरिरहनुभएको ब्राउजर संस्करणमा सीमित CSS समर्थन छ। उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अद्यावधिक गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड असक्षम पार्नुहोस्)। यसै बीचमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैली र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट रेन्डर गर्नेछौं।
एक्चुएटरहरू जताततै प्रयोग गरिन्छन् र उत्पादन र औद्योगिक स्वचालनमा विभिन्न कार्यहरू गर्न सही उत्तेजना बल वा टर्क लागू गरेर नियन्त्रित गति सिर्जना गर्छन्। छिटो, सानो र अधिक कुशल ड्राइभहरूको आवश्यकता ड्राइभ डिजाइनमा नवीनतालाई अगाडि बढाइरहेको छ। आकार मेमोरी मिश्र धातु (SMA) ड्राइभहरूले परम्परागत ड्राइभहरू भन्दा धेरै फाइदाहरू प्रदान गर्दछ, जसमा उच्च शक्ति-देखि-तौल अनुपात समावेश छ। यस शोध प्रबंधमा, दुई-प्वाँख भएको SMA-आधारित एक्चुएटर विकास गरिएको थियो जसले जैविक प्रणालीहरूको प्वाँखयुक्त मांसपेशीहरूको फाइदाहरू र SMA को अद्वितीय गुणहरू संयोजन गर्दछ। यो अध्ययनले बाईमोडल SMA तार व्यवस्थामा आधारित नयाँ एक्चुएटरको गणितीय मोडेल विकास गरेर र यसलाई प्रयोगात्मक रूपमा परीक्षण गरेर अघिल्ला SMA एक्चुएटरहरूको अन्वेषण र विस्तार गर्दछ। SMA मा आधारित ज्ञात ड्राइभहरूको तुलनामा, नयाँ ड्राइभको एक्चुएशन बल कम्तिमा 5 गुणा बढी छ (150 N सम्म)। सम्बन्धित तौल घटाउने लगभग 67% छ। गणितीय मोडेलहरूको संवेदनशीलता विश्लेषणको नतिजा डिजाइन प्यारामिटरहरू ट्युनिङ गर्न र मुख्य प्यारामिटरहरू बुझ्नको लागि उपयोगी छ। यो अध्ययनले गतिशीलतालाई अझ बढाउन प्रयोग गर्न सकिने बहु-स्तरीय Nth चरण ड्राइभ प्रस्तुत गर्दछ। SMA-आधारित डिभ्यालेरेट मांसपेशी एक्चुएटरहरूमा स्वचालन निर्माणदेखि सटीक औषधि वितरण प्रणालीसम्म, अनुप्रयोगहरूको विस्तृत दायरा छ।
स्तनधारी प्राणीहरूको मांसपेशी संरचना जस्ता जैविक प्रणालीहरूले धेरै सूक्ष्म कार्यवाहकहरूलाई सक्रिय गर्न सक्छन्। स्तनधारी प्राणीहरूको फरक-फरक मांसपेशी संरचनाहरू हुन्छन्, प्रत्येकले एक विशेष उद्देश्य पूरा गर्दछ। यद्यपि, स्तनधारी मांसपेशी तन्तुको धेरैजसो संरचनालाई दुई व्यापक वर्गहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ। समानान्तर र पेनेट। ह्यामस्ट्रिङ र अन्य फ्लेक्सरहरूमा, नामले सुझाव दिए जस्तै, समानान्तर मांसपेशीमा केन्द्रीय टेन्डनको समानान्तर मांसपेशी फाइबरहरू हुन्छन्। मांसपेशी फाइबरहरूको श्रृंखला तिनीहरूको वरिपरिको संयोजी तन्तुद्वारा पङ्क्तिबद्ध र कार्यात्मक रूपमा जोडिएको हुन्छ। यद्यपि यी मांसपेशीहरूमा ठूलो भ्रमण (प्रतिशत छोटो हुने) भनिन्छ, तिनीहरूको समग्र मांसपेशी शक्ति धेरै सीमित छ। यसको विपरीत, ट्राइसेप्स बाछोको मांसपेशीमा २ (पार्श्व ग्यास्ट्रोक्नेमियस (GL)३, मध्यवर्ती ग्यास्ट्रोक्नेमियस (GM)४ र सोलस (SOL)) र एक्सटेन्सर फेमोरिस (क्वाड्रिसेप्स)५,६ प्रत्येक मांसपेशीमा पेनेट मांसपेशी तन्तु पाइन्छ। पिनेट संरचनामा, बाइपेनेट मांसपेशीमा मांसपेशी फाइबरहरू केन्द्रीय टेन्डनको दुवै छेउमा तिरछा कोणहरू (पिनेट कोणहरू) मा उपस्थित हुन्छन्। पेनेट ल्याटिन शब्द "पेन्ना" बाट आएको हो, जसको अर्थ "कलम" हो, र, चित्र १ मा देखाइए अनुसार, प्वाँख जस्तो देखिन्छ। पेनेट मांसपेशीका फाइबरहरू छोटो हुन्छन् र मांसपेशीको अनुदैर्ध्य अक्षमा कोण हुन्छन्। पिनेट संरचनाको कारण, यी मांसपेशीहरूको समग्र गतिशीलता कम हुन्छ, जसले छोटो पार्ने प्रक्रियाको अनुप्रस्थ र अनुदैर्ध्य घटकहरूमा नेतृत्व गर्दछ। अर्कोतर्फ, यी मांसपेशीहरूको सक्रियताले शारीरिक क्रस-सेक्शनल क्षेत्र मापन गर्ने तरिकाको कारणले गर्दा समग्र मांसपेशी बल उच्च हुन्छ। त्यसकारण, दिइएको क्रस-सेक्शनल क्षेत्रको लागि, पेनेट मांसपेशीहरू बलियो हुनेछन् र समानान्तर फाइबर भएका मांसपेशीहरू भन्दा उच्च बलहरू उत्पन्न गर्नेछन्। व्यक्तिगत फाइबरहरूद्वारा उत्पन्न बलहरूले त्यो मांसपेशी तन्तुमा म्याक्रोस्कोपिक स्तरमा मांसपेशी बलहरू उत्पन्न गर्दछ। थप रूपमा, यसमा द्रुत संकुचन, तन्य क्षति विरुद्ध सुरक्षा, कुशनिंग जस्ता अद्वितीय गुणहरू छन्। यसले मांसपेशी कार्य रेखाहरूसँग सम्बन्धित फाइबर व्यवस्थाको अद्वितीय सुविधाहरू र ज्यामितीय जटिलताको शोषण गरेर फाइबर इनपुट र मांसपेशी शक्ति आउटपुट बीचको सम्बन्धलाई रूपान्तरण गर्दछ।
बाईमोडल मांसपेशी वास्तुकलाको सम्बन्धमा अवस्थित SMA-आधारित एक्चुएटर डिजाइनहरूको योजनाबद्ध रेखाचित्रहरू देखाइएका छन्, उदाहरणका लागि (a), स्पर्श बलको अन्तरक्रिया प्रतिनिधित्व गर्दछ जसमा SMA तारहरूद्वारा सक्रिय हात-आकारको उपकरण दुई-पाङ्ग्रे स्वायत्त मोबाइल रोबोटमा माउन्ट गरिएको छ9,10। , (b) विरोधी रूपमा राखिएको SMA स्प्रिङ-लोडेड अर्बिटल प्रोस्थेसिसको साथ रोबोटिक अर्बिटल प्रोस्थेसिस। प्रोस्थेटिक आँखाको स्थिति आँखाको आँखाको मांसपेशीबाट संकेतद्वारा नियन्त्रित हुन्छ11, (c) SMA एक्चुएटरहरू तिनीहरूको उच्च आवृत्ति प्रतिक्रिया र कम ब्यान्डविथको कारणले पानीमुनि अनुप्रयोगहरूको लागि आदर्श हुन्। यस कन्फिगरेसनमा, SMA एक्चुएटरहरू माछाको चालको नक्कल गरेर तरंग गति सिर्जना गर्न प्रयोग गरिन्छ, (d) SMA एक्चुएटरहरू माइक्रो पाइप निरीक्षण रोबोट सिर्जना गर्न प्रयोग गरिन्छ जसले इन्च वर्म गति सिद्धान्त प्रयोग गर्न सक्छ, जुन च्यानल १० भित्र SMA तारहरूको चालद्वारा नियन्त्रित हुन्छ, (e) संकुचन मांसपेशी फाइबरको दिशा र ग्यास्ट्रोक्नेमियस टिस्युमा संकुचन बल उत्पन्न गर्ने देखाउँछ, (f) पेनेट मांसपेशी संरचनामा मांसपेशी फाइबरको रूपमा व्यवस्थित SMA तारहरू देखाउँछ।
विस्तृत दायराको प्रयोगका कारण एक्चुएटरहरू मेकानिकल प्रणालीहरूको महत्त्वपूर्ण भाग बनेका छन्। त्यसकारण, साना, छिटो र अधिक कुशल ड्राइभहरूको आवश्यकता महत्त्वपूर्ण हुन्छ। तिनीहरूका फाइदाहरूको बावजुद, परम्परागत ड्राइभहरू महँगो र मर्मत गर्न समय खपत गर्ने साबित भएका छन्। हाइड्रोलिक र वायमेटिक एक्चुएटरहरू जटिल र महँगो हुन्छन् र पहिरन, स्नेहन समस्या र कम्पोनेन्ट विफलताको विषय हुन्छन्। मागको प्रतिक्रियामा, स्मार्ट सामग्रीहरूमा आधारित लागत-प्रभावी, आकार-अनुकूलित र उन्नत एक्चुएटरहरू विकास गर्नमा ध्यान केन्द्रित गरिएको छ। यो आवश्यकता पूरा गर्न चलिरहेको अनुसन्धानले आकार मेमोरी मिश्र (SMA) स्तरित एक्चुएटरहरू हेरिरहेको छ। पदानुक्रमिक एक्चुएटरहरू अद्वितीय छन् किनभने तिनीहरूले बढेको र विस्तारित कार्यक्षमता प्रदान गर्न ज्यामितीय रूपमा जटिल म्याक्रो स्केल उपप्रणालीहरूमा धेरै अलग एक्चुएटरहरूलाई संयोजन गर्छन्। यस सन्दर्भमा, माथि वर्णन गरिएको मानव मांसपेशी तन्तुले यस्तो बहुस्तरीय एक्चुएशनको उत्कृष्ट बहुस्तरीय उदाहरण प्रदान गर्दछ। हालको अध्ययनले बाईमोडल मांसपेशीहरूमा उपस्थित फाइबर अभिमुखीकरणहरूमा पङ्क्तिबद्ध धेरै व्यक्तिगत ड्राइभ तत्वहरू (SMA तारहरू) भएको बहु-स्तरीय SMA ड्राइभको वर्णन गर्दछ, जसले समग्र ड्राइभ प्रदर्शन सुधार गर्दछ।
एक्चुएटरको मुख्य उद्देश्य विद्युतीय ऊर्जा रूपान्तरण गरेर बल र विस्थापन जस्ता यान्त्रिक शक्ति उत्पादन उत्पन्न गर्नु हो। आकार मेमोरी मिश्र धातुहरू "स्मार्ट" सामग्रीहरूको एक वर्ग हुन् जसले उच्च तापक्रममा आफ्नो आकार पुनर्स्थापित गर्न सक्छ। उच्च भार अन्तर्गत, SMA तारको तापक्रममा वृद्धिले आकार पुन: प्राप्ति निम्त्याउँछ, जसको परिणामस्वरूप विभिन्न प्रत्यक्ष बन्धन गरिएका स्मार्ट सामग्रीहरूको तुलनामा उच्च एक्चुएशन ऊर्जा घनत्व हुन्छ। एकै समयमा, मेकानिकल भार अन्तर्गत, SMA हरू भंगुर हुन्छन्। निश्चित अवस्थाहरूमा, चक्रीय भारले मेकानिकल ऊर्जालाई अवशोषित गर्न र छोड्न सक्छ, उल्टाउन मिल्ने हिस्टेरेटिक आकार परिवर्तनहरू प्रदर्शन गर्दछ। यी अद्वितीय गुणहरूले SMA लाई सेन्सरहरू, कम्पन ड्याम्पिङ र विशेष गरी एक्चुएटरहरूको लागि आदर्श बनाउँछ। १२. यो कुरालाई ध्यानमा राख्दै, SMA-आधारित ड्राइभहरूमा धेरै अनुसन्धान गरिएको छ। यो ध्यान दिनुपर्छ कि SMA-आधारित एक्चुएटरहरू विभिन्न अनुप्रयोगहरूको लागि अनुवादात्मक र रोटरी गति प्रदान गर्न डिजाइन गरिएको हो १३,१४,१५। यद्यपि केही रोटरी एक्चुएटरहरू विकास गरिएका छन्, अनुसन्धानकर्ताहरू विशेष गरी रेखीय एक्चुएटरहरूमा रुचि राख्छन्। यी रेखीय एक्चुएटरहरूलाई तीन प्रकारका एक्चुएटरहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ: एक-आयामी, विस्थापन र विभेदक एक्चुएटरहरू १६। सुरुमा, हाइब्रिड ड्राइभहरू SMA र अन्य परम्परागत ड्राइभहरूसँग संयोजनमा सिर्जना गरिएका थिए। SMA-आधारित हाइब्रिड रेखीय एक्चुएटरको यस्तो एउटा उदाहरण भनेको लगभग १०० N को आउटपुट बल र महत्त्वपूर्ण विस्थापन प्रदान गर्न DC मोटरको साथ SMA तारको प्रयोग हो।
पूर्ण रूपमा SMA मा आधारित ड्राइभहरूमा भएको पहिलो विकास SMA समानान्तर ड्राइभ थियो। धेरै SMA तारहरू प्रयोग गरेर, SMA-आधारित समानान्तर ड्राइभ सबै SMA18 तारहरूलाई समानान्तरमा राखेर ड्राइभको पावर क्षमता बढाउन डिजाइन गरिएको हो। एक्चुएटरहरूको समानान्तर जडानलाई थप शक्ति मात्र आवश्यक पर्दैन, तर एकल तारको आउटपुट पावरलाई पनि सीमित गर्दछ। SMA आधारित एक्चुएटरहरूको अर्को बेफाइदा भनेको तिनीहरूले प्राप्त गर्न सक्ने सीमित यात्रा हो। यो समस्या समाधान गर्न, विस्थापन बढाउन र रेखीय गति प्राप्त गर्न विचलित लचिलो बीम भएको SMA केबल बीम सिर्जना गरिएको थियो, तर उच्च बलहरू उत्पन्न गरेनन्। आकार मेमोरी मिश्र धातुहरूमा आधारित रोबोटहरूको लागि नरम विकृत संरचना र कपडाहरू मुख्यतया प्रभाव प्रवर्धनको लागि विकसित गरिएको छ। 20,21,22। उच्च गति आवश्यक पर्ने अनुप्रयोगहरूको लागि, माइक्रोपम्प संचालित अनुप्रयोगहरूको लागि पातलो फिल्म SMA प्रयोग गरेर कम्प्याक्ट संचालित पम्पहरू रिपोर्ट गरिएको छ 23। पातलो फिल्म SMA झिल्लीको ड्राइभ फ्रिक्वेन्सी चालकको गति नियन्त्रण गर्ने प्रमुख कारक हो। त्यसकारण, SMA रेखीय मोटरहरूमा SMA स्प्रिङ वा रड मोटरहरू भन्दा राम्रो गतिशील प्रतिक्रिया हुन्छ। सफ्ट रोबोटिक्स र ग्रिपिङ टेक्नोलोजी SMA-आधारित एक्चुएटरहरू प्रयोग गर्ने दुई अन्य अनुप्रयोगहरू हुन्। उदाहरणका लागि, २५ N स्पेस क्ल्याम्पमा प्रयोग गरिएको मानक एक्चुएटरलाई प्रतिस्थापन गर्न, आकार मेमोरी मिश्र धातु समानान्तर एक्चुएटर २४ विकास गरिएको थियो। अर्को अवस्थामा, ३० N को अधिकतम तान्ने बल उत्पादन गर्न सक्षम एम्बेडेड म्याट्रिक्स भएको तारमा आधारित SMA सफ्ट एक्चुएटर बनाइएको थियो। तिनीहरूको मेकानिकल गुणहरूको कारण, SMA हरू जैविक घटनाको नक्कल गर्ने एक्चुएटरहरू उत्पादन गर्न पनि प्रयोग गरिन्छ। यस्तो विकासमा १२-कोशिका रोबोट समावेश छ जुन SMA भएको गँड्यौला जस्तो जीवको बायोमिमेटिक हो जसले आगो लगाउन साइनसोइडल गति उत्पन्न गर्दछ २६,२७।
पहिले उल्लेख गरिएझैं, अवस्थित SMA-आधारित एक्चुएटरहरूबाट प्राप्त गर्न सकिने अधिकतम बलको सीमा छ। यस मुद्दालाई सम्बोधन गर्न, यो अध्ययनले बायोमिमेटिक बाइमोडल मांसपेशी संरचना प्रस्तुत गर्दछ। आकार मेमोरी मिश्र धातु तार द्वारा संचालित। यसले धेरै आकार मेमोरी मिश्र धातु तारहरू समावेश गर्ने वर्गीकरण प्रणाली प्रदान गर्दछ। आजसम्म, साहित्यमा समान वास्तुकला भएको कुनै पनि SMA-आधारित एक्चुएटरहरू रिपोर्ट गरिएको छैन। SMA मा आधारित यो अद्वितीय र उपन्यास प्रणाली बिमोडल मांसपेशी पङ्क्तिबद्धताको समयमा SMA को व्यवहार अध्ययन गर्न विकसित गरिएको थियो। अवस्थित SMA-आधारित एक्चुएटरहरूको तुलनामा, यस अध्ययनको लक्ष्य सानो मात्रामा उल्लेखनीय रूपमा उच्च बलहरू उत्पन्न गर्न बायोमिमेटिक डिभ्यालेरेट एक्चुएटर सिर्जना गर्नु थियो। HVAC निर्माण स्वचालन र नियन्त्रण प्रणालीहरूमा प्रयोग हुने परम्परागत स्टेपर मोटर संचालित ड्राइभहरूको तुलनामा, प्रस्तावित SMA-आधारित बाइमोडल ड्राइभ डिजाइनले ड्राइभ संयन्त्रको वजन 67% ले घटाउँछ। निम्नमा, "मांसपेशी" र "ड्राइभ" शब्दहरू एकअर्कासँग प्रयोग गरिन्छ। यो अध्ययनले यस्तो ड्राइभको बहुभौतिकीय सिमुलेशनको अनुसन्धान गर्दछ। यस्ता प्रणालीहरूको यांत्रिक व्यवहार प्रयोगात्मक र विश्लेषणात्मक विधिहरूद्वारा अध्ययन गरिएको छ। ७ V को इनपुट भोल्टेजमा बल र तापक्रम वितरणको थप अनुसन्धान गरियो। त्यसपछि, प्रमुख प्यारामिटरहरू र आउटपुट बल बीचको सम्बन्धलाई राम्रोसँग बुझ्नको लागि प्यारामेट्रिक विश्लेषण गरियो। अन्तमा, पदानुक्रमिक एक्चुएटरहरूको परिकल्पना गरिएको छ र कृत्रिम अनुप्रयोगहरूको लागि गैर-चुम्बकीय एक्चुएटरहरूको लागि सम्भावित भविष्यको क्षेत्रको रूपमा पदानुक्रमिक स्तर प्रभावहरू प्रस्ताव गरिएको छ। माथि उल्लिखित अध्ययनहरूको नतिजा अनुसार, एकल-चरण वास्तुकलाको प्रयोगले रिपोर्ट गरिएको SMA-आधारित एक्चुएटरहरू भन्दा कम्तिमा चार देखि पाँच गुणा बढी बल उत्पादन गर्दछ। थप रूपमा, बहु-स्तरीय बहु-स्तरीय ड्राइभद्वारा उत्पन्न हुने एउटै ड्राइभ बल परम्परागत SMA-आधारित ड्राइभहरूको भन्दा दस गुणा बढी देखाइएको छ। त्यसपछि अध्ययनले विभिन्न डिजाइनहरू र इनपुट चरहरू बीचको संवेदनशीलता विश्लेषण प्रयोग गरेर प्रमुख प्यारामिटरहरू रिपोर्ट गर्दछ। SMA तारको प्रारम्भिक लम्बाइ (\(l_0\)), पिनेट कोण (\(\alpha\)) र प्रत्येक व्यक्तिगत स्ट्र्यान्डमा एकल स्ट्र्यान्डहरूको संख्या (n) ले ड्राइभिङ फोर्सको परिमाणमा बलियो नकारात्मक प्रभाव पार्छ। शक्ति, जबकि इनपुट भोल्टेज (ऊर्जा) सकारात्मक रूपमा सहसम्बन्धित भएको पाइयो।
SMA तारले निकल-टाइटेनियम (Ni-Ti) मिश्र धातुहरूको परिवारमा देखिने आकार मेमोरी प्रभाव (SME) प्रदर्शन गर्दछ। सामान्यतया, SMA हरूले दुई तापक्रममा निर्भर चरणहरू प्रदर्शन गर्दछ: कम तापक्रम चरण र उच्च तापक्रम चरण। विभिन्न क्रिस्टल संरचनाहरूको उपस्थितिको कारणले गर्दा दुवै चरणहरूमा अद्वितीय गुणहरू हुन्छन्। रूपान्तरण तापक्रम माथि अवस्थित अस्टेनाइट चरण (उच्च तापक्रम चरण) मा, सामग्रीले उच्च शक्ति प्रदर्शन गर्दछ र लोड अन्तर्गत कमजोर रूपमा विकृत हुन्छ। मिश्र धातुले स्टेनलेस स्टील जस्तै व्यवहार गर्दछ, त्यसैले यो उच्च एक्चुएशन दबाबहरू सामना गर्न सक्षम छ। Ni-Ti मिश्र धातुहरूको यो गुणको फाइदा उठाउँदै, SMA तारहरूलाई एक्चुएटर बनाउन तिरछा गरिन्छ। विभिन्न प्यारामिटरहरू र विभिन्न ज्यामितिहरूको प्रभावमा SMA को थर्मल व्यवहारको आधारभूत मेकानिक्स बुझ्न उपयुक्त विश्लेषणात्मक मोडेलहरू विकास गरिएका छन्। प्रयोगात्मक र विश्लेषणात्मक परिणामहरू बीच राम्रो सहमति प्राप्त भयो।
SMA मा आधारित बाईमोडल ड्राइभको कार्यसम्पादन मूल्याङ्कन गर्न चित्र ९a मा देखाइएको प्रोटोटाइपमा एक प्रयोगात्मक अध्ययन गरिएको थियो। यी मध्ये दुई गुणहरू, ड्राइभद्वारा उत्पन्न बल (मांसपेशी बल) र SMA तारको तापक्रम (SMA तापक्रम) प्रयोगात्मक रूपमा मापन गरिएको थियो। ड्राइभमा तारको सम्पूर्ण लम्बाइमा भोल्टेज भिन्नता बढ्दै जाँदा, जुल तताउने प्रभावको कारण तारको तापक्रम बढ्छ। इनपुट भोल्टेज दुई १०-सेकेन्ड चक्रहरूमा लागू गरिएको थियो (चित्र २a, b मा रातो थोप्लाहरूको रूपमा देखाइएको छ) प्रत्येक चक्र बीच १५-सेकेन्डको शीतलन अवधिको साथ। ब्लकिङ बल पिजोइलेक्ट्रिक स्ट्रेन गेज प्रयोग गरेर मापन गरिएको थियो, र SMA तारको तापक्रम वितरण वास्तविक समयमा वैज्ञानिक-ग्रेड उच्च-रिजोल्युसन LWIR क्यामेरा प्रयोग गरेर निगरानी गरिएको थियो (तालिका २ मा प्रयोग गरिएका उपकरणहरूको विशेषताहरू हेर्नुहोस्)। देखाउँछ कि उच्च भोल्टेज चरणको समयमा, तारको तापक्रम एकरस रूपमा बढ्छ, तर जब कुनै करेन्ट बग्दैन, तारको तापक्रम घट्न जारी रहन्छ। हालको प्रयोगात्मक सेटअपमा, शीतलन चरणको समयमा SMA तारको तापक्रम घट्यो, तर यो अझै पनि परिवेशको तापक्रमभन्दा माथि थियो। चित्र २e मा LWIR क्यामेराबाट लिइएको SMA तारमा तापक्रमको स्न्यापसट देखाइएको छ। अर्कोतर्फ, चित्र २a मा ड्राइभ प्रणालीद्वारा उत्पन्न हुने अवरुद्ध बल देखाइएको छ। जब मांसपेशी बल स्प्रिङको पुनर्स्थापना बलभन्दा बढी हुन्छ, चित्र ९a मा देखाइए अनुसार चल हात चल्न थाल्छ। सक्रियता सुरु हुने बित्तिकै, चल हात सेन्सरको सम्पर्कमा आउँछ, चित्र २c, d मा देखाइए अनुसार शरीर बल सिर्जना गर्दछ। जब अधिकतम तापक्रम \(84\,^{\circ}\hbox {C}\ को नजिक हुन्छ, अधिकतम अवलोकन गरिएको बल १०५ N हुन्छ।
ग्राफले दुई चक्रको समयमा SMA तारको तापक्रम र SMA-आधारित बाईमोडल एक्चुएटरद्वारा उत्पन्न बलको प्रयोगात्मक परिणामहरू देखाउँछ। इनपुट भोल्टेज दुई १० सेकेन्ड चक्रहरूमा (रातो थोप्लाहरूको रूपमा देखाइएको) लागू गरिन्छ जसमा प्रत्येक चक्रको बीचमा १५ सेकेन्डको कूल डाउन अवधि हुन्छ। प्रयोगहरूको लागि प्रयोग गरिएको SMA तार Dynalloy, Inc बाट ०.५१ मिमी व्यासको फ्लेक्सिनोल तार थियो। (a) ग्राफले दुई चक्रहरूमा प्राप्त गरिएको प्रयोगात्मक बल देखाउँछ, (c, d) PACEline CFT/5kN piezoelectric बल ट्रान्सड्यूसरमा चल्ने आर्म एक्चुएटरहरूको कार्यको दुई स्वतन्त्र उदाहरणहरू देखाउँछ, (b) ग्राफले दुई चक्रको समयमा सम्पूर्ण SMA तारको अधिकतम तापक्रम देखाउँछ, (e) FLIR ResearchIR सफ्टवेयर LWIR क्यामेरा प्रयोग गरेर SMA तारबाट लिइएको तापक्रम स्न्यापसट देखाउँछ। प्रयोगहरूमा ध्यानमा राखिएका ज्यामितीय प्यारामिटरहरू तालिका १ मा दिइएको छ।
गणितीय मोडेलको सिमुलेशन नतिजा र प्रयोगात्मक नतिजाहरूको तुलना चित्र ५ मा देखाइए अनुसार ७V को इनपुट भोल्टेजको अवस्थामा गरिएको छ। प्यारामेट्रिक विश्लेषणको नतिजा अनुसार र SMA तारको अत्यधिक तातो हुने सम्भावनाबाट बच्नको लागि, ११.२ W को पावर एक्चुएटरलाई आपूर्ति गरिएको थियो। इनपुट भोल्टेजको रूपमा ७V आपूर्ति गर्न प्रोग्रामेबल DC पावर सप्लाई प्रयोग गरिएको थियो, र तारभरि १.६A को करेन्ट मापन गरिएको थियो। करेन्ट लागू गर्दा ड्राइभद्वारा उत्पन्न हुने बल र SDR को तापक्रम बढ्छ। ७V को इनपुट भोल्टेजको साथ, पहिलो चक्रको सिमुलेशन नतिजाहरू र प्रयोगात्मक नतिजाहरूबाट प्राप्त अधिकतम आउटपुट बल क्रमशः ७८ N र ९६ N छ। दोस्रो चक्रमा, सिमुलेशन र प्रयोगात्मक नतिजाहरूको अधिकतम आउटपुट बल क्रमशः १५० N र १०५ N थियो। अवरोध बल मापन र प्रयोगात्मक डेटा बीचको भिन्नता अवरोध बल मापन गर्न प्रयोग गरिएको विधिको कारणले हुन सक्छ। चित्रमा देखाइएको प्रयोगात्मक नतिजाहरू। चित्र ५a ले लकिङ फोर्सको मापनसँग मेल खान्छ, जुन चित्र २ मा देखाइए अनुसार ड्राइभ शाफ्ट PACEline CFT/5kN पाइजोइलेक्ट्रिक फोर्स ट्रान्सड्यूसरको सम्पर्कमा हुँदा मापन गरिएको थियो। त्यसकारण, जब ड्राइभ शाफ्ट कूलिंग जोनको सुरुमा बल सेन्सरको सम्पर्कमा हुँदैन, बल तुरुन्तै शून्य हुन्छ, चित्र २d मा देखाइए अनुसार। थप रूपमा, पछिल्ला चक्रहरूमा बलको गठनलाई असर गर्ने अन्य प्यारामिटरहरू अघिल्लो चक्रमा कूलिंग समयको मान र संवहनी ताप स्थानान्तरणको गुणांक हुन्। चित्र २b बाट, यो देख्न सकिन्छ कि १५ सेकेन्डको कूलिंग अवधि पछि, SMA तार कोठाको तापक्रममा पुगेन र त्यसैले पहिलो चक्र (\(२५\, ^{\circ}\hbox {C}\)) को तुलनामा दोस्रो ड्राइभिङ चक्रमा उच्च प्रारम्भिक तापक्रम (\(४०\,^{\circ }\hbox {C}\)) थियो। यसरी, पहिलो चक्रको तुलनामा, दोस्रो ताप चक्रको समयमा SMA तारको तापक्रम प्रारम्भिक अस्टिनाइट तापक्रम (\(A_s\)) पहिले पुग्छ र संक्रमण अवधिमा लामो समयसम्म रहन्छ, जसले गर्दा तनाव र बल हुन्छ। अर्कोतर्फ, प्रयोगहरू र सिमुलेशनहरूबाट प्राप्त ताप र शीतलन चक्रको समयमा तापक्रम वितरणमा थर्मोग्राफिक विश्लेषणका उदाहरणहरूसँग उच्च गुणात्मक समानता हुन्छ। प्रयोगहरू र सिमुलेशनहरूबाट SMA तार थर्मल डेटाको तुलनात्मक विश्लेषणले ताप र शीतलन चक्रको समयमा स्थिरता र प्रयोगात्मक डेटाको लागि स्वीकार्य सहनशीलता भित्र देखायो। पहिलो चक्रको सिमुलेशन र प्रयोगहरूको नतिजाबाट प्राप्त SMA तारको अधिकतम तापक्रम क्रमशः \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) र \(75\,^{\circ }\hbox {C }\, हो, र दोस्रो चक्रमा SMA तारको अधिकतम तापक्रम \(94\,^{\circ }\hbox {C}\) र \(83\,^{\circ }\hbox {C}\) हो। मौलिक रूपमा विकसित मोडेलले आकार मेमोरी प्रभावको प्रभाव पुष्टि गर्दछ। यस समीक्षामा थकान र अत्यधिक तापको भूमिकालाई विचार गरिएको थिएन। भविष्यमा, मोडेललाई SMA तारको तनाव इतिहास समावेश गर्न सुधार गरिनेछ, जसले गर्दा यसलाई इन्जिनियरिङ अनुप्रयोगहरूको लागि अझ उपयुक्त बनाइनेछ। सिमुलिङ्क ब्लकबाट प्राप्त ड्राइभ आउटपुट बल र SMA तापमान प्लटहरू 7 V को इनपुट भोल्टेज पल्सको अवस्थामा प्रयोगात्मक डेटाको स्वीकार्य सहनशीलता भित्र छन्। यसले विकसित गणितीय मोडेलको शुद्धता र विश्वसनीयता पुष्टि गर्दछ।
गणितीय मोडेललाई MathWorks Simulink R2020b वातावरणमा विधि खण्डमा वर्णन गरिएका आधारभूत समीकरणहरू प्रयोग गरेर विकास गरिएको थियो। चित्र ३b मा Simulink गणित मोडेलको ब्लक रेखाचित्र देखाइएको छ। चित्र २a, b मा देखाइए अनुसार मोडेललाई ७V इनपुट भोल्टेज पल्सको लागि सिमुलेट गरिएको थियो। सिमुलेशनमा प्रयोग गरिएका प्यारामिटरहरूको मानहरू तालिका १ मा सूचीबद्ध छन्। क्षणिक प्रक्रियाहरूको सिमुलेशनको नतिजा चित्र १ र १ मा प्रस्तुत गरिएको छ। चित्र ३a र ४। चित्र ४a, b मा SMA तारमा प्रेरित भोल्टेज र समयको प्रकार्यको रूपमा एक्चुएटरद्वारा उत्पन्न बल देखाइएको छ। उल्टो रूपान्तरण (तातो पार्ने) को समयमा, जब SMA तारको तापक्रम, \(T < A_s^{\prime}\) (तनाव-परिमार्जित अस्टिनाइट चरण सुरु तापक्रम), मार्टेन्साइट भोल्युम अंश (\(\dot{\xi }\)) को परिवर्तन दर शून्य हुनेछ। उल्टो रूपान्तरण (तातो पार्ने) को समयमा, जब SMA तारको तापक्रम, \(T < A_s^{\prime}\) (तनाव-परिमार्जित अस्टिनाइट चरण सुरु तापक्रम), मार्टेन्साइट भोल्युम अंश (\(\dot{\ xi }\)) को परिवर्तनको दर शून्य हुनेछ। Во время обратного превращения (нагрева), когда температура проволоки SMA, \(T < A_s^{\prime}\) (температура начала аустенитура начала аустенитура проволоки SMA, напряжением), скорость изменения объемной доли мартенсита (\(\dot{\ xi }\)) будет равно нулю। उल्टो रूपान्तरण (तातो पार्ने) को समयमा, जब SMA तारको तापक्रम, \(T < A_s^{\prime}\) (तनाव-परिमार्जित अस्टिनाइट सुरु हुने तापक्रम), मार्टेन्साइट भोल्युम अंश (\(\dot{\ xi }\ )) को परिवर्तनको दर शून्य हुनेछ।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（\(\dot})।在 反向 转变 （加热） 中, 当 当 当 线 温度 \ (t
(क) SMA-आधारित डिभेलरेट एक्चुएटरमा तापक्रम वितरण र तनाव-प्रेरित जंक्शन तापक्रम देखाउने सिमुलेशन परिणाम। जब तारको तापक्रमले तापक्रम चरणमा अस्टेनाइट संक्रमण तापक्रम पार गर्छ, परिमार्जित अस्टेनाइट संक्रमण तापक्रम बढ्न थाल्छ, र त्यसैगरी, जब तार रडको तापक्रमले शीतलन चरणमा मार्टेन्सिटिक संक्रमण तापक्रम पार गर्छ, मार्टेन्सिटिक संक्रमण तापक्रम घट्छ। एक्चुएशन प्रक्रियाको विश्लेषणात्मक मोडेलिङको लागि SMA। (सिमुलिङ्क मोडेलको प्रत्येक उपप्रणालीको विस्तृत दृश्यको लागि, पूरक फाइलको परिशिष्ट खण्ड हेर्नुहोस्।)
विभिन्न प्यारामिटर वितरणको लागि विश्लेषणको नतिजा ७V इनपुट भोल्टेजको दुई चक्र (१० सेकेन्ड वार्म अप चक्र र १५ सेकेन्ड कूल डाउन चक्र) को लागि देखाइएको छ। (ac) र (e) ले समयसँगै वितरणलाई चित्रण गर्दछ भने, अर्कोतर्फ, (d) र (f) ले तापक्रमसहित वितरणलाई चित्रण गर्दछ। सम्बन्धित इनपुट अवस्थाहरूको लागि, अधिकतम अवलोकन गरिएको तनाव १०६ MPa (३४५ MPa भन्दा कम, तार उपज शक्ति), बल १५० N, अधिकतम विस्थापन २७० µm, र न्यूनतम मार्टेन्सिटिक भोल्युम अंश ०.९१ हो। अर्कोतर्फ, तनावमा परिवर्तन र तापक्रमसहित मार्टेन्साइटको भोल्युम अंशमा परिवर्तन हिस्टेरेसिस विशेषताहरू जस्तै छन्।
यही व्याख्या अस्टिनाइट चरणबाट मार्टेन्साइट चरणमा प्रत्यक्ष रूपान्तरण (चिसोपन) मा लागू हुन्छ, जहाँ SMA तारको तापक्रम (T) र तनाव-परिमार्जित मार्टेन्साइट चरण (\(M_f^{\prime}\ )) को अन्तिम तापक्रम उत्कृष्ट हुन्छ। चित्र ४d,f मा SMA तारमा प्रेरित तनाव (\(\sigma\)) र मार्टेन्साइटको आयतन अंश (\(\xi\)) मा परिवर्तन देखाइएको छ, दुबै ड्राइभिङ चक्रहरूको लागि। चित्र ३a मा इनपुट भोल्टेज पल्समा निर्भर गर्दै समयसँगै SMA तारको तापक्रममा परिवर्तन देखाइएको छ। चित्रबाट देख्न सकिन्छ, शून्य भोल्टेजमा ताप स्रोत प्रदान गरेर तारको तापक्रम बढ्दै जान्छ र त्यसपछिको संवहनी शीतलन हुन्छ। तताउने क्रममा, मार्टेन्साइटको अस्टेनाइट चरणमा पुन: रूपान्तरण सुरु हुन्छ जब SMA तारको तापक्रम (T) ले तनाव-सुधार गरिएको अस्टेनाइट न्यूक्लिएसन तापमान (\(A_s^{\prime}\)) पार गर्दछ। यस चरणको समयमा, SMA तार संकुचित हुन्छ र एक्चुएटरले बल उत्पन्न गर्दछ। साथै चिसो हुने क्रममा, जब SMA तार (T) को तापक्रमले तनाव-परिमार्जित मार्टेन्साइट चरण (\(M_s^{\prime}\)) को न्यूक्लिएसन तापमान पार गर्दछ, त्यहाँ अस्टेनाइट चरणबाट मार्टेन्साइट चरणमा सकारात्मक संक्रमण हुन्छ। ड्राइभ बल घट्छ।
SMA मा आधारित बाईमोडल ड्राइभको मुख्य गुणात्मक पक्षहरू सिमुलेशन परिणामहरूबाट प्राप्त गर्न सकिन्छ। भोल्टेज पल्स इनपुटको अवस्थामा, Joule ताप प्रभावको कारण SMA तारको तापक्रम बढ्छ। मार्टेन्साइट भोल्युम अंश (\(\xi\)) को प्रारम्भिक मान 1 मा सेट गरिएको छ, किनकि सामग्री सुरुमा पूर्ण रूपमा मार्टेन्सिटिक चरणमा हुन्छ। तार तातो हुन जारी रहँदा, SMA तारको तापक्रम तनाव-सुधार गरिएको अस्टेनाइट न्यूक्लिएसन तापमान \(A_s^{\prime}} भन्दा बढी हुन्छ, जसको परिणामस्वरूप मार्टेन्साइट भोल्युम अंशमा कमी आउँछ, जस्तै चित्र 4c मा देखाइएको छ। थप रूपमा, चित्र 4e मा एक्चुएटरको स्ट्रोकको वितरण समय मा देखाउँछ, र चित्र 5 मा - समयको कार्यको रूपमा चालक बल। समीकरणहरूको सम्बन्धित प्रणालीमा तापमान, मार्टेन्साइट भोल्युम अंश, र तारमा विकास हुने तनाव समावेश छ, जसको परिणामस्वरूप SMA तार संकुचन हुन्छ र एक्चुएटरद्वारा उत्पन्न बल। चित्रमा देखाइएको जस्तै। 4d,f मा, तापक्रमसँग भोल्टेज भिन्नता र तापक्रमसँग मार्टेन्साइट भोल्युम अंश भिन्नता 7 V मा सिमुलेटेड केसमा SMA को हिस्टेरेसिस विशेषताहरूसँग मेल खान्छ।
ड्राइभिङ प्यारामिटरहरूको तुलना प्रयोग र विश्लेषणात्मक गणनाहरू मार्फत प्राप्त गरिएको थियो। तारहरूलाई १० सेकेन्डको लागि ७ V को पल्स्ड इनपुट भोल्टेजमा राखिएको थियो, त्यसपछि दुई चक्रहरूमा १५ सेकेन्ड (कूलिंग चरण) को लागि चिसो पारिएको थियो। पिनेट कोण \(40^{\circ}\) मा सेट गरिएको छ र प्रत्येक एकल पिन लेगमा SMA तारको प्रारम्भिक लम्बाइ ८३ मिमीमा सेट गरिएको छ। (क) लोड सेलको साथ ड्राइभिङ फोर्स मापन गर्ने (ख) थर्मल इन्फ्रारेड क्यामेराको साथ तारको तापक्रम निगरानी गर्ने।
ड्राइभद्वारा उत्पादित बलमा भौतिक प्यारामिटरहरूको प्रभाव बुझ्नको लागि, चयन गरिएका भौतिक प्यारामिटरहरू प्रति गणितीय मोडेलको संवेदनशीलताको विश्लेषण गरिएको थियो, र प्यारामिटरहरूलाई तिनीहरूको प्रभाव अनुसार श्रेणीबद्ध गरिएको थियो। पहिले, एक समान वितरण पछ्याउने प्रयोगात्मक डिजाइन सिद्धान्तहरू प्रयोग गरेर मोडेल प्यारामिटरहरूको नमूना लिइएको थियो (संवेदनशीलता विश्लेषणमा पूरक खण्ड हेर्नुहोस्)। यस अवस्थामा, मोडेल प्यारामिटरहरूमा इनपुट भोल्टेज (\(V_{in}\)), प्रारम्भिक SMA तार लम्बाइ (\(l_0\)), त्रिकोण कोण (\(\alpha\)), पूर्वाग्रह स्प्रिङ स्थिरांक (\( K_x\ )), संवहनी ताप स्थानान्तरण गुणांक (\(h_T\)) र एकरूप शाखाहरूको संख्या (n) समावेश छ। अर्को चरणमा, शिखर मांसपेशी शक्तिलाई अध्ययन डिजाइन आवश्यकताको रूपमा छनोट गरिएको थियो र शक्तिमा प्रत्येक चरहरूको सेटको प्यारामेट्रिक प्रभावहरू प्राप्त गरिएको थियो। संवेदनशीलता विश्लेषणको लागि टोर्नाडो प्लटहरू प्रत्येक प्यारामिटरको लागि सहसम्बन्ध गुणांकहरूबाट लिइएको थियो, जस्तै चित्र 6a मा देखाइएको छ।
(a) मोडेल प्यारामिटरहरूको सहसम्बन्ध गुणांक मानहरू र माथिका मोडेल प्यारामिटरहरूको २५०० अद्वितीय समूहहरूको अधिकतम आउटपुट बलमा तिनीहरूको प्रभाव टोर्नाडो प्लटमा देखाइएको छ। ग्राफले धेरै सूचकहरूको श्रेणी सहसम्बन्ध देखाउँछ। यो स्पष्ट छ कि \(V_{in}\) सकारात्मक सहसम्बन्ध भएको एक मात्र प्यारामिटर हो, र \(l_0\) उच्चतम नकारात्मक सहसम्बन्ध भएको प्यारामिटर हो। शिखर मांसपेशी बलमा विभिन्न संयोजनहरूमा विभिन्न प्यारामिटरहरूको प्रभाव (b, c) मा देखाइएको छ। \(K_x\) ४०० देखि ८०० N/m सम्म र n ४ देखि २४ सम्म हुन्छ। भोल्टेज (\(V_{in}\)) ४V बाट १०V मा परिवर्तन भयो, तारको लम्बाइ (\(l_{0 } \)) ४० देखि १०० मिमी सम्म परिवर्तन भयो, र पुच्छर कोण (\ (\alpha \)) \ (२० - ६० \, ^ {\circ }\) बाट भिन्न भयो।
चित्र ६a मा प्रत्येक प्यारामिटरको लागि शिखर ड्राइभ बल डिजाइन आवश्यकताहरू सहित विभिन्न सहसम्बन्ध गुणांकहरूको टोर्नाडो प्लट देखाइएको छ। चित्र ६a बाट यो देख्न सकिन्छ कि भोल्टेज प्यारामिटर (\(V_{in}\)) अधिकतम आउटपुट बलसँग प्रत्यक्ष रूपमा सम्बन्धित छ, र संवहनी ताप स्थानान्तरण गुणांक (\(h_T\)), ज्वाला कोण (\ ( \alpha\)), विस्थापन स्प्रिङ स्थिरांक (\(K_x\)) SMA तारको आउटपुट बल र प्रारम्भिक लम्बाइ (\(l_0\)) सँग नकारात्मक रूपमा सम्बन्धित छ, र युनिमोडल शाखाहरूको संख्या (n) ले बलियो व्युत्क्रम सहसम्बन्ध देखाउँछ। प्रत्यक्ष सहसम्बन्धको मामलामा भोल्टेज सहसम्बन्ध गुणांकको उच्च मानको मामलामा (\(V_ {in}\)) ले यो प्यारामिटरले पावर आउटपुटमा सबैभन्दा ठूलो प्रभाव पार्छ भनेर संकेत गर्दछ। अर्को समान विश्लेषणले चित्र ६b, c मा देखाइए अनुसार दुई कम्प्युटेसनल स्पेसहरूको विभिन्न संयोजनहरूमा विभिन्न प्यारामिटरहरूको प्रभावको मूल्याङ्कन गरेर शिखर बल मापन गर्दछ। \(V_{in}\) र \(l_0\), \(\alpha\) र \(l_0\) का ढाँचाहरू समान छन्, र ग्राफले देखाउँछ कि \(V_{in}\) र \(\alpha\ ) र \(\alpha\) का ढाँचाहरू समान छन्। \(l_0\) को सानो मानले उच्च शिखर बलहरूमा परिणाम दिन्छ। अन्य दुई प्लटहरू चित्र 6a सँग मिल्दोजुल्दो छन्, जहाँ n र \(K_x\) नकारात्मक रूपमा सहसम्बन्धित छन् र \(V_{in}\) सकारात्मक रूपमा सहसम्बन्धित छन्। यो विश्लेषणले प्रभावकारी प्यारामिटरहरू परिभाषित र समायोजन गर्न मद्दत गर्दछ जसद्वारा ड्राइभ प्रणालीको आउटपुट बल, स्ट्रोक र दक्षता आवश्यकताहरू र अनुप्रयोगमा अनुकूलित गर्न सकिन्छ।
हालको अनुसन्धान कार्यले N स्तरहरू भएका पदानुक्रमिक ड्राइभहरूको परिचय र अनुसन्धान गर्दछ। चित्र ७a मा देखाइए अनुसार दुई-स्तरीय पदानुक्रममा, जहाँ पहिलो स्तरको एक्चुएटरको प्रत्येक SMA तारको सट्टा, चित्र ९e मा देखाइए अनुसार, एक द्विमोडल व्यवस्था प्राप्त गरिन्छ। चित्र ७c मा देखाइएको छ कि कसरी SMA तार चल हात (सहायक हात) वरिपरि घुमाइएको छ जुन केवल अनुदैर्ध्य दिशामा सर्छ। यद्यपि, प्राथमिक चल हात पहिलो चरणको बहु-चरण एक्चुएटरको चल हात जस्तै तरिकाले चलिरहन्छ। सामान्यतया, \(N-1\) चरणको SMA तारलाई पहिलो-चरण ड्राइभले प्रतिस्थापन गरेर N-चरण ड्राइभ सिर्जना गरिन्छ। फलस्वरूप, प्रत्येक शाखाले पहिलो चरणको ड्राइभको नक्कल गर्दछ, तार आफैं समात्ने शाखाको अपवाद बाहेक। यस तरिकाले, नेस्टेड संरचनाहरू गठन गर्न सकिन्छ जसले प्राथमिक ड्राइभहरूको बल भन्दा धेरै गुणा ठूलो बलहरू सिर्जना गर्दछ। यस अध्ययनमा, प्रत्येक स्तरको लागि, चित्र ७d मा तालिकाबद्ध ढाँचामा देखाइए अनुसार, १ मिटरको कुल प्रभावकारी SMA तार लम्बाइलाई ध्यानमा राखिएको थियो। प्रत्येक युनिमोडल डिजाइनमा प्रत्येक तारबाट प्रवाहित हुने प्रवाह र प्रत्येक SMA तार खण्डमा परिणामस्वरूप प्रीस्ट्रेस र भोल्टेज प्रत्येक स्तरमा समान हुन्छन्। हाम्रो विश्लेषणात्मक मोडेल अनुसार, आउटपुट बल स्तरसँग सकारात्मक रूपमा सम्बन्धित छ, जबकि विस्थापन नकारात्मक रूपमा सम्बन्धित छ। एकै समयमा, विस्थापन र मांसपेशी बल बीच एक व्यापार-अफ थियो। चित्र ७b मा देखिएझैं, अधिकतम बल सबैभन्दा ठूलो संख्यामा तहहरूमा प्राप्त हुँदा, सबैभन्दा ठूलो विस्थापन सबैभन्दा तल्लो तहमा अवलोकन गरिन्छ। जब पदानुक्रम स्तर \(N=5\) मा सेट गरिएको थियो, २ अवलोकन गरिएको स्ट्रोक \(\upmu\)m सँग २.५८ kN को शिखर मांसपेशी बल फेला पर्यो। अर्कोतर्फ, पहिलो चरणको ड्राइभले २७७ \(\upmu\)m को स्ट्रोकमा १५० N को बल उत्पन्न गर्दछ। बहु-स्तरीय एक्चुएटरहरू वास्तविक जैविक मांसपेशीहरूको नक्कल गर्न सक्षम छन्, जहाँ आकार मेमोरी मिश्र धातुहरूमा आधारित कृत्रिम मांसपेशीहरूले सटीक र राम्रो चालहरूसँग उल्लेखनीय रूपमा उच्च बलहरू उत्पन्न गर्न सक्षम छन्। यस लघु डिजाइनको सीमितता भनेको पदानुक्रम बढ्दै जाँदा, चाल धेरै कम हुन्छ र ड्राइभ निर्माण प्रक्रियाको जटिलता बढ्छ।
(a) दुई-चरण (\(N=2\)) स्तरित आकारको मेमोरी एलोय रेखीय एक्चुएटर प्रणालीलाई बाईमोडल कन्फिगरेसनमा देखाइएको छ। प्रस्तावित मोडेल पहिलो चरणको स्तरित एक्चुएटरमा रहेको SMA तारलाई अर्को एकल चरणको स्तरित एक्चुएटरले प्रतिस्थापन गरेर प्राप्त गरिन्छ। (c) दोस्रो चरणको बहु-तह एक्चुएटरको विकृत कन्फिगरेसन। (b) स्तरहरूको संख्यामा निर्भर बल र विस्थापनहरूको वितरण वर्णन गरिएको छ। यो पत्ता लागेको छ कि एक्चुएटरको शिखर बल ग्राफमा स्केल स्तरसँग सकारात्मक रूपमा सम्बन्धित छ, जबकि स्ट्रोक स्केल स्तरसँग नकारात्मक रूपमा सम्बन्धित छ। प्रत्येक तारमा वर्तमान र पूर्व-भोल्टेज सबै स्तरहरूमा स्थिर रहन्छ। (d) तालिकाले प्रत्येक स्तरमा ट्यापहरूको संख्या र SMA तार (फाइबर) को लम्बाइ देखाउँछ। तारहरूको विशेषताहरू सूचकांक १ द्वारा संकेत गरिएको छ, र माध्यमिक शाखाहरूको संख्या (प्राथमिक खुट्टामा जोडिएको) सबस्क्रिप्टमा सबैभन्दा ठूलो संख्या द्वारा संकेत गरिएको छ। उदाहरणका लागि, स्तर ५ मा, \(n_1\) ले प्रत्येक बाईमोडल संरचनामा उपस्थित SMA तारहरूको संख्यालाई जनाउँछ, र \(n_5\) ले सहायक खुट्टाहरूको संख्या (मुख्य खुट्टासँग जोडिएको) लाई जनाउँछ।
धेरै अनुसन्धानकर्ताहरूले आकार मेमोरीको साथ SMA हरूको व्यवहार मोडेल गर्न विभिन्न विधिहरू प्रस्ताव गरेका छन्, जुन चरण संक्रमणसँग सम्बन्धित क्रिस्टल संरचनामा म्याक्रोस्कोपिक परिवर्तनहरूसँग हुने थर्मोमेकानिकल गुणहरूमा निर्भर गर्दछ। संरचनात्मक विधिहरूको सूत्रीकरण स्वाभाविक रूपमा जटिल छ। सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग हुने घटनात्मक मोडेल Tanaka28 द्वारा प्रस्ताव गरिएको हो र इन्जिनियरिङ अनुप्रयोगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। Tanaka [28] द्वारा प्रस्तावित घटनात्मक मोडेलले मान्दछ कि मार्टेन्साइटको भोल्युम अंश तापमान र तनावको घातांकीय प्रकार्य हो। पछि, लिआङ र रोजर्स29 र ब्रिन्सन30 ले एउटा मोडेल प्रस्ताव गरे जसमा चरण संक्रमण गतिशीलतालाई भोल्टेज र तापमानको कोसाइन प्रकार्य मानिएको थियो, मोडेलमा थोरै परिमार्जनहरू सहित। बेकर र ब्रिन्सनले मनमानी लोडिङ अवस्थाहरू साथै आंशिक संक्रमणहरू अन्तर्गत SMA सामग्रीहरूको व्यवहार मोडेल गर्न चरण रेखाचित्र आधारित गतिज मोडेल प्रस्ताव गरे। बनर्जी32 ले इलाहिनिया र अहमदियन33 द्वारा विकसित एकल डिग्री स्वतन्त्रता हेरफेरकर्ताको अनुकरण गर्न बेकर र ब्रिन्सन31 चरण रेखाचित्र गतिशीलता विधि प्रयोग गर्दछ। तापक्रमसँग भोल्टेजमा हुने गैर-मोनोटोनिक परिवर्तनलाई ध्यानमा राखेर चरण रेखाचित्रमा आधारित गतिज विधिहरू इन्जिनियरिङ अनुप्रयोगहरूमा लागू गर्न गाह्रो हुन्छ। इलाखिनिया र अहमदियनले अवस्थित घटनात्मक मोडेलहरूको यी कमजोरीहरूमा ध्यान आकर्षित गर्छन् र कुनै पनि जटिल लोडिङ अवस्थाहरूमा आकार मेमोरी व्यवहारको विश्लेषण र परिभाषा गर्न विस्तारित घटनात्मक मोडेल प्रस्ताव गर्छन्।
SMA तारको संरचनात्मक मोडेलले SMA तारको तनाव (\(\sigma\)), तनाव (\(\epsilon\)), तापक्रम (T), र मार्टेन्साइट भोल्युम अंश (\(\xi\)) दिन्छ। घटनात्मक संरचनात्मक मोडेल पहिले Tanaka28 द्वारा प्रस्ताव गरिएको थियो र पछि Liang29 र Brinson30 द्वारा अपनाइएको थियो। समीकरणको व्युत्पन्नको रूप छ:
जहाँ E चरण निर्भर SMA यंगको मोडुलस हो जुन \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) र \(E_A\) र \(E_M\) प्रयोग गरेर प्राप्त गरिन्छ जसले यंगको मोडुलसलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ क्रमशः अस्टेनिटिक र मार्टेन्सिटिक चरणहरू हुन्, र थर्मल विस्तारको गुणांक \(\theta _T\) द्वारा प्रतिनिधित्व गरिन्छ। चरण संक्रमण योगदान कारक \(\Omega = -E \epsilon _L\) हो र \(\epsilon _L\) SMA तारमा अधिकतम पुन: प्राप्ति योग्य स्ट्रेन हो।
चरण गतिशीलता समीकरण तानाका२८ द्वारा प्रस्तावित घातांकीय प्रकार्यको सट्टा लिआङ२९ द्वारा विकसित र पछि ब्रिन्सन३० द्वारा अपनाइएको कोसाइन प्रकार्यसँग मेल खान्छ। चरण संक्रमण मोडेल एलाखिनिया र अहमदियन३४ द्वारा प्रस्तावित मोडेलको विस्तार हो र लिआङ२९ र ब्रिन्सन३० द्वारा दिइएको चरण संक्रमण अवस्थाको आधारमा परिमार्जन गरिएको छ। यस चरण संक्रमण मोडेलको लागि प्रयोग गरिएका अवस्थाहरू जटिल थर्मोमेकानिकल भारहरू अन्तर्गत मान्य छन्। समयको प्रत्येक क्षणमा, संरचनात्मक समीकरण मोडेल गर्दा मार्टेन्साइटको भोल्युम अंशको मान गणना गरिन्छ।
तताउने अवस्थामा मार्टेन्साइटलाई अस्टिनाइटमा रूपान्तरण गरेर व्यक्त गरिने शासित पुनर्रूपान्तरण समीकरण निम्नानुसार छ:
जहाँ \(\xi\) मार्टेन्साइटको आयतन अंश हो, \(\xi _M\) तताउनु अघि प्राप्त मार्टेन्साइटको आयतन अंश हो, \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\), \( \displaystyle b_A = -a_A/C_A\) र \(C_A\) – वक्र अनुमान प्यारामिटरहरू, T – SMA तार तापमान, \(A_s\) र \(A_f\) – अस्टेनाइट चरणको सुरुवात र अन्त्य, क्रमशः, तापक्रम।
चिसो अवस्थामा अस्टिनाइटबाट मार्टेन्साइटमा चरण रूपान्तरणद्वारा प्रतिनिधित्व गरिएको प्रत्यक्ष रूपान्तरण नियन्त्रण समीकरण हो:
जहाँ \(\xi _A\) चिसो हुनुभन्दा पहिले प्राप्त गरिएको मार्टेन्साइटको आयतन अंश हो, \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) र \( C_M \) – कर्भ फिटिङ प्यारामिटरहरू, T – SMA तार तापक्रम, \(M_s\) र \(M_f\) – क्रमशः प्रारम्भिक र अन्तिम मार्टेन्साइट तापक्रम।
समीकरणहरू (३) र (४) लाई छुट्याइसकेपछि, व्युत्क्रम र प्रत्यक्ष रूपान्तरण समीकरणहरूलाई निम्न रूपमा सरलीकृत गरिन्छ:
अगाडि र पछाडि रूपान्तरणको समयमा \(\eta _{\sigma}\) र \(\eta _{T}\) ले फरक-फरक मान लिन्छन्। \(\eta _{\sigma}\) र \(\eta _{T}\) सँग सम्बन्धित आधारभूत समीकरणहरू व्युत्पन्न गरिएको छ र थप खण्डमा विस्तृत रूपमा छलफल गरिएको छ।
SMA तारको तापक्रम बढाउन आवश्यक पर्ने तापीय ऊर्जा जुल ताप प्रभावबाट आउँछ। SMA तारद्वारा अवशोषित वा निष्कासन गरिएको तापीय ऊर्जालाई रूपान्तरणको अव्यक्त तापले प्रतिनिधित्व गर्दछ। SMA तारमा ताप हानि जबरजस्ती संवहनको कारणले हुन्छ, र विकिरणको नगण्य प्रभावलाई ध्यानमा राख्दै, ताप ऊर्जा सन्तुलन समीकरण निम्नानुसार छ:
जहाँ \(m_{wire}\) SMA तारको कुल द्रव्यमान हो, \(c_{p}\) SMA को विशिष्ट ताप क्षमता हो, \(V_{in}\) तारमा लागू गरिएको भोल्टेज हो, \(R_{ohm} \ ) – चरण-निर्भर प्रतिरोध SMA, जसलाई यसरी परिभाषित गरिएको छ; \(R_{ohm} = (l/A_{cross})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\ ) जहाँ \(r_M\ ) र \(r_A\) क्रमशः मार्टेन्साइट र अस्टिनाइटमा SMA चरण प्रतिरोधकता हुन्, \(A_{c}\) SMA तारको सतह क्षेत्र हो, \(\Delta H \) आकार मेमोरी मिश्र धातु हो। तारको संक्रमणको सुप्त ताप, T र \(T_{\infty}\) क्रमशः SMA तार र वातावरणको तापक्रम हुन्।
जब आकार मेमोरी एलोय तार सक्रिय हुन्छ, तारले कम्प्रेस गर्छ, फाइबर बल भनिने बाईमोडल डिजाइनको प्रत्येक शाखामा बल सिर्जना गर्दछ। SMA तारको प्रत्येक स्ट्र्यान्डमा रहेका फाइबरहरूको बलले चित्र 9e मा देखाइए अनुसार, सक्रिय हुनको लागि मांसपेशी बल सिर्जना गर्दछ। बायसिङ स्प्रिङको उपस्थितिको कारणले गर्दा, Nth बहु-तह एक्चुएटरको कुल मांसपेशी बल हो:
\(N = 1\) लाई समीकरण (7) मा प्रतिस्थापन गर्दा, पहिलो चरणको बाइमोडल ड्राइभ प्रोटोटाइपको मांसपेशी बल निम्नानुसार प्राप्त गर्न सकिन्छ:
जहाँ n भनेको युनिमोडल खुट्टाहरूको संख्या हो, \(F_m\) भनेको ड्राइभद्वारा उत्पन्न हुने मांसपेशी बल हो, \(F_f\) भनेको SMA तारमा रहेको फाइबर बल हो, \(K_x\) भनेको बायस कठोरता हो। स्प्रिङ, \(\alpha\) भनेको त्रिकोणको कोण हो, \(x_0\) भनेको SMA केबललाई पूर्व-तनावयुक्त स्थितिमा राख्न बायस स्प्रिङको प्रारम्भिक अफसेट हो, र \(\Delta x\) भनेको एक्चुएटर ट्राभल हो।
Nth चरणको SMA तारमा भोल्टेज (\(\sigma\)) र स्ट्रेन (\(\epsilon\)) मा निर्भर गर्दै ड्राइभको कुल विस्थापन वा चाल (\(\Delta x\)), ड्राइभलाई (आउटपुटको चित्र थप भाग हेर्नुहोस्) मा सेट गरिएको छ:
गतिज समीकरणहरूले ड्राइभ विकृति (\(\epsilon\)) र विस्थापन वा विस्थापन (\(\Delta x\)) बीचको सम्बन्ध दिन्छ। एउटा युनिमोडल शाखामा कुनै पनि समयमा t मा प्रारम्भिक Arb तार लम्बाइ (\(l_0\)) र तार लम्बाइ (l) को कार्यको रूपमा Arb तारको विकृति निम्नानुसार छ:
जहाँ \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) चित्र ८ मा देखाइए अनुसार \(\Delta\)ABB ' मा कोसाइन सूत्र लागू गरेर प्राप्त गरिन्छ। पहिलो चरणको ड्राइभ (\(N = 1\) को लागि, \(\Delta x_1\) \(\Delta x\) हो, र \(\alpha _1\) \(\alpha \) हो जसरी देखाइन्छ। चित्र ८ मा देखाइए अनुसार, समीकरण (११) बाट समय छुट्याएर र l को मान प्रतिस्थापन गरेर, स्ट्रेन दर यसरी लेख्न सकिन्छ:
जहाँ \(l_0\) SMA तारको प्रारम्भिक लम्बाइ हो, l कुनै पनि समयमा t मा तारको लम्बाइ हो, \(\epsilon\) SMA तारमा विकसित विकृति हो, र \(\alpha \) त्रिकोणको कोण हो, \(\Delta x\) ड्राइभ अफसेट हो (चित्र ८ मा देखाइए अनुसार)।
यस चित्रमा सबै n एकल-शिखर संरचनाहरू (\(n=6\)) इनपुट भोल्टेजको रूपमा \(V_{in}\) सँग श्रृंखलामा जोडिएका छन्। चरण I: शून्य भोल्टेज अवस्थाहरूमा द्विमोडल कन्फिगरेसनमा SMA तारको योजनाबद्ध रेखाचित्र चरण II: रातो रेखाले देखाइए अनुसार, उल्टो रूपान्तरणको कारणले SMA तार संकुचित भएको ठाउँमा नियन्त्रित संरचना देखाइएको छ।
अवधारणाको प्रमाणको रूपमा, प्रयोगात्मक परिणामहरूको साथ अन्तर्निहित समीकरणहरूको सिमुलेटेड व्युत्पन्न परीक्षण गर्न SMA-आधारित बाइमोडल ड्राइभ विकास गरिएको थियो। बाइमोडल रेखीय एक्चुएटरको CAD मोडेल चित्र 9a मा देखाइएको छ। अर्कोतर्फ, चित्र 9c मा बाइमोडल संरचना भएको दुई-प्लेन SMA-आधारित एक्चुएटर प्रयोग गरेर घुमाउने प्रिज्म्याटिक जडानको लागि प्रस्ताव गरिएको नयाँ डिजाइन देखाइएको छ। ड्राइभ कम्पोनेन्टहरू अल्टिमेकर 3 एक्सटेन्डेड 3D प्रिन्टरमा एडिटिभ निर्माण प्रयोग गरेर बनाइएको थियो। कम्पोनेन्टहरूको 3D प्रिन्टिङको लागि प्रयोग गरिने सामग्री पोली कार्बोनेट हो जुन ताप प्रतिरोधी सामग्रीहरूको लागि उपयुक्त छ किनकि यो बलियो, टिकाउ छ र उच्च गिलास संक्रमण तापमान (110-113 \(^{\circ }\) C) छ। थप रूपमा, प्रयोगहरूमा डायनालोय, इंक. फ्लेक्सिनोल आकार मेमोरी मिश्र धातु तार प्रयोग गरिएको थियो, र फ्लेक्सिनोल तारसँग सम्बन्धित सामग्री गुणहरू सिमुलेशनहरूमा प्रयोग गरिएको थियो। चित्र ९ख, घ मा देखाइए अनुसार, बहु-तह एक्चुएटरहरूद्वारा उत्पादित उच्च बलहरू प्राप्त गर्न मांसपेशीहरूको द्विमोडल व्यवस्थामा उपस्थित फाइबरको रूपमा धेरै SMA तारहरू व्यवस्थित गरिएका छन्।
चित्र ९a मा देखाइए अनुसार, चल हात SMA तारले बनेको तीव्र कोणलाई कोण (\(\alpha\)) भनिन्छ। बायाँ र दायाँ क्ल्याम्पहरूमा टर्मिनल क्ल्याम्पहरू जोडिएको हुँदा, SMA तारलाई इच्छित बाईमोडल कोणमा राखिएको हुन्छ। स्प्रिङ कनेक्टरमा राखिएको बायस स्प्रिङ उपकरण SMA फाइबरहरूको संख्या (n) अनुसार विभिन्न बायस स्प्रिङ एक्सटेन्सन समूहहरू समायोजन गर्न डिजाइन गरिएको छ। थप रूपमा, चल भागहरूको स्थान डिजाइन गरिएको छ ताकि SMA तार जबरजस्ती संवहन शीतलनको लागि बाह्य वातावरणमा पर्न सकोस्। छुट्याउन मिल्ने एसेम्बलीको माथिल्लो र तल्लो प्लेटहरूले तौल घटाउन डिजाइन गरिएको एक्सट्रुडेड कटआउटहरूसँग SMA तारलाई चिसो राख्न मद्दत गर्दछ। थप रूपमा, CMA तारको दुवै छेउहरू क्रिम्पको माध्यमबाट क्रमशः बायाँ र दायाँ टर्मिनलहरूमा फिक्स गरिन्छ। माथिल्लो र तल्लो प्लेटहरू बीचको क्लियरेन्स कायम राख्न चल एसेम्बलीको एक छेउमा प्लन्जर जोडिएको हुन्छ। SMA तार सक्रिय हुँदा ब्लकिङ बल मापन गर्न सम्पर्क मार्फत सेन्सरमा ब्लकिङ बल लागू गर्न प्लन्जर पनि प्रयोग गरिन्छ।
बाईमोडल मांसपेशी संरचना SMA विद्युतीय रूपमा श्रृंखलामा जोडिएको छ र इनपुट पल्स भोल्टेजद्वारा संचालित छ। भोल्टेज पल्स चक्रको समयमा, जब भोल्टेज लागू गरिन्छ र SMA तारलाई अस्टिनाइटको प्रारम्भिक तापक्रमभन्दा माथि तताइन्छ, प्रत्येक स्ट्र्यान्डमा तारको लम्बाइ छोटो हुन्छ। यो रिट्र्याक्शनले चल हात उप-सम्बन्धलाई सक्रिय गर्दछ। जब भोल्टेजलाई एउटै चक्रमा शून्य गरिएको थियो, तताइएको SMA तारलाई मार्टेन्साइट सतहको तापक्रमभन्दा तल चिसो पारिएको थियो, जसले गर्दा यसको मूल स्थितिमा फर्कन्छ। शून्य तनाव अवस्थाहरूमा, SMA तारलाई पहिले निष्क्रिय रूपमा बायस स्प्रिङद्वारा फैलाइएको मार्टेन्सिटिक अवस्थामा पुग्नको लागि तन्काइन्छ। SMA तार जसबाट गुज्रिन्छ, SMA तारमा भोल्टेज पल्स लागू गरेर सिर्जना गरिएको कम्प्रेसनको कारणले गर्दा स्क्रू सर्छ (SPA अस्टिनाइट चरणमा पुग्छ), जसले चल लिभरको सक्रियतामा पुर्याउँछ। जब SMA तार फिर्ता लिइन्छ, बायस स्प्रिङले स्प्रिङलाई थप तन्काएर एक विरोधी बल सिर्जना गर्दछ। जब आवेग भोल्टेजमा तनाव शून्य हुन्छ, SMA तार लामो हुन्छ र जबरजस्ती संवहन शीतलनको कारणले यसको आकार परिवर्तन हुन्छ, डबल मार्टेन्सिटिक चरणमा पुग्छ।
प्रस्तावित SMA-आधारित रेखीय एक्चुएटर प्रणालीमा बाईमोडल कन्फिगरेसन छ जसमा SMA तारहरू कोण गरिएका छन्। (a) प्रोटोटाइपको CAD मोडेल चित्रण गर्दछ, जसले प्रोटोटाइपको लागि केही कम्पोनेन्टहरू र तिनीहरूको अर्थहरू उल्लेख गर्दछ, (b, d) विकसित प्रयोगात्मक प्रोटोटाइप35 को प्रतिनिधित्व गर्दछ। जबकि (b) विद्युतीय जडानहरू र बायस स्प्रिंगहरू र स्ट्रेन गेजहरू प्रयोग गरिएको प्रोटोटाइपको शीर्ष दृश्य देखाउँछ, (d) सेटअपको परिप्रेक्ष्य दृश्य देखाउँछ। (e) SMA तारहरू भएको रेखीय एक्चुएशन प्रणालीको रेखाचित्र जुनसुकै समयमा t मा बाईमोडली राखिएको छ, फाइबर र मांसपेशी बलको दिशा र पाठ्यक्रम देखाउँदै। (c) दुई-प्लेन SMA-आधारित एक्चुएटर तैनाथ गर्नको लागि 2-DOF रोटेशनल प्रिज्म्याटिक जडान प्रस्ताव गरिएको छ। देखाइए अनुसार, लिङ्कले तलको ड्राइभबाट माथिल्लो हातमा रेखीय गति प्रसारण गर्दछ, रोटेशनल जडान सिर्जना गर्दछ। अर्कोतर्फ, प्रिज्महरूको जोडीको चाल बहुस्तरीय पहिलो चरण ड्राइभको चाल जस्तै हो।
SMA मा आधारित बाईमोडल ड्राइभको कार्यसम्पादन मूल्याङ्कन गर्न चित्र ९b मा देखाइएको प्रोटोटाइपमा एक प्रयोगात्मक अध्ययन गरिएको थियो। चित्र १०a मा देखाइए अनुसार, प्रयोगात्मक सेटअपमा SMA तारहरूमा इनपुट भोल्टेज आपूर्ति गर्न प्रोग्रामेबल DC पावर सप्लाई समावेश थियो। चित्र १०b मा देखाइए अनुसार, Graphtec GL-2000 डाटा लगर प्रयोग गरेर ब्लकिङ फोर्स मापन गर्न पिजोइलेक्ट्रिक स्ट्रेन गेज (PACEline CFT/5kN) प्रयोग गरिएको थियो। थप अध्ययनको लागि होस्टद्वारा डाटा रेकर्ड गरिएको छ। भोल्टेज सिग्नल उत्पादन गर्न स्ट्रेन गेज र चार्ज एम्पलीफायरहरूलाई स्थिर पावर सप्लाई चाहिन्छ। तालिका २ मा वर्णन गरिए अनुसार पिजोइलेक्ट्रिक फोर्स सेन्सर र अन्य प्यारामिटरहरूको संवेदनशीलता अनुसार सम्बन्धित सिग्नलहरूलाई पावर आउटपुटमा रूपान्तरण गरिन्छ। जब भोल्टेज पल्स लागू गरिन्छ, SMA तारको तापक्रम बढ्छ, जसले SMA तारलाई कम्प्रेस गर्छ, जसले गर्दा एक्चुएटरले बल उत्पन्न गर्छ। ७ V को इनपुट भोल्टेज पल्स द्वारा मांसपेशी बलको आउटपुटको प्रयोगात्मक परिणामहरू चित्र २a मा देखाइएको छ।
(क) प्रयोगमा एक्चुएटरद्वारा उत्पन्न हुने बल मापन गर्न SMA-आधारित रेखीय एक्चुएटर प्रणाली स्थापना गरिएको थियो। लोड सेलले ब्लकिङ बल मापन गर्दछ र 24 V DC पावर सप्लाईद्वारा संचालित हुन्छ। GW Instek प्रोग्रामेबल DC पावर सप्लाई प्रयोग गरेर केबलको सम्पूर्ण लम्बाइमा 7 V भोल्टेज ड्रप लागू गरिएको थियो। SMA तार गर्मीको कारणले संकुचित हुन्छ, र चल हातले लोड सेललाई सम्पर्क गर्छ र ब्लकिङ बल प्रयोग गर्दछ। लोड सेल GL-2000 डेटा लगरमा जडान गरिएको छ र डेटा थप प्रशोधनको लागि होस्टमा भण्डारण गरिएको छ। (ख) मांसपेशी बल मापनको लागि प्रयोगात्मक सेटअपको घटकहरूको श्रृंखला देखाउने रेखाचित्र।
आकार मेमोरी मिश्र धातुहरू थर्मल ऊर्जाद्वारा उत्तेजित हुन्छन्, त्यसैले आकार मेमोरी घटनाको अध्ययनको लागि तापक्रम एक महत्त्वपूर्ण प्यारामिटर बन्छ। प्रयोगात्मक रूपमा, चित्र ११a मा देखाइए अनुसार, थर्मल इमेजिङ र तापक्रम मापन प्रोटोटाइप SMA-आधारित डिभेलरेट एक्चुएटरमा गरिएको थियो। एक प्रोग्रामेबल DC स्रोतले प्रयोगात्मक सेटअपमा SMA तारहरूमा इनपुट भोल्टेज लागू गर्यो, जस्तै चित्र ११b मा देखाइयो। SMA तारको तापक्रम परिवर्तन वास्तविक समयमा उच्च रिजोल्युसन LWIR क्यामेरा (FLIR A655sc) प्रयोग गरेर मापन गरिएको थियो। होस्टले थप पोस्ट-प्रोसेसिङको लागि डेटा रेकर्ड गर्न ResearchIR सफ्टवेयर प्रयोग गर्दछ। जब भोल्टेज पल्स लागू गरिन्छ, SMA तारको तापक्रम बढ्छ, जसले गर्दा SMA तार संकुचित हुन्छ। चित्रमा। चित्र २b ले ७V इनपुट भोल्टेज पल्सको लागि समय बनाम SMA तारको तापक्रमको प्रयोगात्मक परिणामहरू देखाउँछ।
पोस्ट समय: सेप्टेम्बर-२८-२०२२
