د Nature.com لیدلو لپاره مننه.د براوزر نسخه چې تاسو یې کاروئ محدود CSS ملاتړ لري.د غوره تجربې لپاره، موږ وړاندیز کوو چې تاسو یو تازه شوی براوزر وکاروئ (یا په انټرنیټ اکسپلورر کې د مطابقت حالت غیر فعال کړئ).په ورته وخت کې، د دوامداره ملاتړ ډاډ ترلاسه کولو لپاره، موږ به سایټ پرته له سټایلونو او جاواسکریپټ وړاندې کړو.
Actuators په هر ځای کې کارول کیږي او د تولید او صنعتي اتوماتیک مختلف عملیاتونو ترسره کولو لپاره د درست جوش ځواک یا تورک په کارولو سره کنټرول حرکت رامینځته کوي.د ګړندي ، کوچني او ډیر موثر ډرایو اړتیا د ډرایو ډیزاین کې نوښت رامینځته کوي.د شکل حافظه الیو (SMA) ډرایو د دودیز ډرایو په پرتله یو شمیر ګټې وړاندیز کوي ، پشمول د لوړ بریښنا څخه وزن تناسب.په دې مقاله کې، د دوه بڼو SMA-based actuator جوړ شوی چې د بیولوژیکي سیسټمونو د بڼو عضلاتو ګټې او د SMAs ځانګړي ملکیتونه یوځای کوي.دا څیړنه د bimodal SMA تار ترتیب پراساس د نوي عمل کونکي ریاضيیک ماډل رامینځته کولو او په تجربوي ډول د ازموینې له لارې پخواني SMA actuators سپړنه او غزوي.د SMA پر بنسټ د پیژندل شوي ډرایو په پرتله، د نوي ډرایو د فعالیت ځواک لږترلږه 5 ځله لوړ دی (تر 150 N پورې).د اړونده وزن ضایع شاوخوا 67٪ دی.د ریاضیاتي ماډلونو حساسیت تحلیل پایلې د ډیزاین پیرامیټرو تنظیم کولو او کلیدي پیرامیټونو پوهیدو لپاره ګټورې دي.دا څیړنه نور د څو سطحې Nth مرحلې ډرایو وړاندې کوي چې د ډینامیکونو د لا لوړولو لپاره کارول کیدی شي.د SMA پر بنسټ د ډیپوالریټ عضلاتو فعالیت کونکي د غوښتنلیکونو پراخه لړۍ لري ، د اتومات کولو څخه نیولې د درملو دقیق تحویلي سیسټمونو پورې.
بیولوژیکي سیسټمونه، لکه د تی لرونکو حیواناتو عضلاتي جوړښتونه، کولی شي ډیری فرعي عمل کونکي فعال کړي.تی لرونکي مختلف عضلاتي جوړښتونه لري، هر یو د یو ځانګړي هدف لپاره خدمت کوي.په هرصورت، د تی لرونکو عضلاتو نسج ډیری جوړښت په دوو پراخو کټګوریو ویشل کیدی شي.موازي او قلمي.په hamstrings او نورو انعطاف کې، لکه څنګه چې نوم وړاندیز کوي، موازي عضلاتي عضلاتي ریشې لري چې د مرکزي تنې سره موازي وي.د عضلاتو ریشې سلسله په قطار کې ده او په فعاله توګه د دوی په شاوخوا کې د نښلونکي نسج په واسطه تړل کیږي.که څه هم ویل کیږي چې دا عضلات لوی سفر لري (سلنه لنډول)، د دوی د عضلاتو ټول ځواک خورا محدود دی.په مقابل کې، په triceps کې د خوسکي عضلات 2 (lateral gastrocnemius (GL) 3، medial gastrocnemius (GM) 4 او soleus (SOL)) او extensor femoris (quadriceps) 5,6 pennate عضلاتي نسج په هر عضلاتو کې موندل کیږي.په پنینټ جوړښت کې، د بایپینیټ عضلاتي ریشې د مرکزي تنې په دواړو خواوو کې په تریخ زاویو (پینیټ زاویه) کې شتون لري.Pennate د لاتیني کلمې "penna" څخه راځي، چې معنی یې "قلم" ده، او لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي.1 د بڼ په څیر بڼه لري.د قلمي عضلاتو فایبرونه لنډ دي او د عضلاتو اوږدوالي محور ته زاویې لري.د پنیټ جوړښت له امله، د دې عضلاتو ټولیز خوځښت کم شوی، کوم چې د لنډ کولو پروسې انتقالي او اوږدمهاله اجزاو المل کیږي.له بلې خوا، د دې عضلاتو فعالول د فزیولوژیکي کراس برخې برخې اندازه کولو طریقې له امله د عضلاتو عمومي ځواک لوړیږي.له همدې امله، د ورکړل شوي کراس برخې برخې لپاره، د قلم عضلات به پیاوړي وي او د موازي فایبرونو سره د عضلاتو په پرتله به لوړ ځواک تولید کړي.د انفرادي فایبرونو لخوا رامینځته شوي ځواک د عضلاتو په نسج کې په میکروسکوپي کچه د عضلاتو ځواک رامینځته کوي.سربیره پردې ، دا داسې ځانګړي ملکیتونه لري لکه ګړندي انقباض ، د تناسلي زیان پروړاندې محافظت ، کشن کول.دا د فایبر انپټ او د عضلاتو بریښنا تولید ترمینځ اړیکه بدلوي د ځانګړي ځانګړتیاو او د فایبر ترتیب جیومیټریک پیچلتیا څخه په ګټې اخیستنې سره چې د عضلاتو عمل سره تړاو لري.
د بیموډل عضلاتي جوړښت په اړه د موجوده SMA پراساس د فعالیت ډیزاینونو سکیماتیک ډیاګرامونه ښودل شوي ، د مثال په توګه (a) ، د تکتیک ځواک متقابل عمل نمایندګي کوي په کوم کې چې د SMA تارونو لخوا د لاسي شکل وسیله په دوه څرخي خودمختاره ګرځنده روبوټ کې ایښودل کیږي 9,10., (b) د روبوټیک مداري پروسسټیسس سره په مخالف ډول ځای پر ځای شوي SMA پسرلي بار شوي مدار مصنوعي مصنوعي.د مصنوعي سترګو موقعیت د سترګو 11 د سترګو عضلاتو سیګنال لخوا کنټرول کیږي، (c) د SMA عمل کونکي د دوی د لوړې فریکونسۍ غبرګون او ټیټ بینډ ویت له امله د اوبو لاندې غوښتنلیکونو لپاره غوره دي.په دې ترتیب کې، SMA actuators د کب د حرکت په سمولو سره د څپې حرکت رامینځته کولو لپاره کارول کیږي، (d) SMA actuators د مایکرو پایپ معاینې روبوټ رامینځته کولو لپاره کارول کیږي چې کولی شي د انچ کیم حرکت اصول وکاروي، چې د چینل 10 دننه د SMA تارونو حرکت لخوا کنټرول کیږي، (e) د عضلاتو فایبرونو د انقباض لوري ته اشاره کوي او د ګیسټرومي ټیوبونو کې د عضلاتو د انقباض لوري ته اشاره کوي. res د عضلاتو په جوړښت کې د عضلاتو ریشې په بڼه تنظیم شوي.
Actuators د دوی د پراخه غوښتنلیکونو له امله د میخانیکي سیسټمونو مهمه برخه ګرځیدلې.له همدې امله، د کوچنیو، ګړندي او ډیر اغیزمن ډرایو اړتیا مهمه ده.د دوی د ګټو سره سره، دودیز ډرایو د ساتلو لپاره ګران او د وخت مصرف ثابت شوي.هیدرولیک او نیوماتیک عمل کونکي پیچلي او ګران دي او د اغوستلو ، غوړولو ستونزو او د برخې ناکامۍ تابع دي.د غوښتنې په ځواب کې ، تمرکز د سمارټ توکو پراساس د لګښت مؤثره ، اندازه کولو - مطلوب او پرمختللي عمل کونکو رامینځته کولو باندې دی.روانه څیړنه د دې اړتیا پوره کولو لپاره د شکل حافظې الیا (SMA) پرت لرونکي فعالینو ته ګوري.هییرارکیکل اکټیوټرونه په دې کې ځانګړي دي چې دوی ډیری متفاوت عمل کونکي د جیومیټریک پیچلي میکرو پیمانه فرعي سیسټمونو کې سره یوځای کوي ترڅو زیات شوي او پراخ شوي فعالیت چمتو کړي.په دې اړه، د انسان د عضلاتو نسج چې پورته تشریح شوي د ورته څو اړخیز عمل یو غوره څو اړخیزه بیلګه وړاندې کوي.اوسنۍ څیړنه د څو انفرادي ډرایو عناصرو (SMA تارونو) سره د څو کچې SMA ډرایو تشریح کوي چې د بایموډال عضلاتو کې موجود فایبر اورینټیشنونو سره سمون لري ، کوم چې د ډرایو عمومي فعالیت ښه کوي.
د عمل کونکي اصلي هدف د میخانیکي بریښنا تولید رامینځته کول دي لکه ځواک او بې ځایه کیدل د بریښنا انرژي بدلولو سره.د شکل حافظه الیاژ د "سمارټ" موادو یوه ټولګه ده چې کولی شي په لوړه تودوخه کې خپل شکل بیرته راولي.د لوړ بارونو لاندې، د SMA تار د تودوخې زیاتوالی د شکل بیا رغونې لامل کیږي، په پایله کې د مختلف مستقیم تړل شوي سمارټ موادو په پرتله د لوړ فعالیت انرژي کثافت المل کیږي.په ورته وخت کې، د میخانیکي بارونو لاندې، SMAs ټوټه ټوټه کیږي.د ځانګړو شرایطو لاندې، یو سایکلیک بار کولی شي میخانیکي انرژي جذب او خوشې کړي، د بیرته راګرځیدونکي هیسټریټیک شکل بدلونونه نندارې ته وړاندې کوي.دا ځانګړي ملکیتونه د سینسرونو ، وایبریشن ډمپ کولو او په ځانګړي توګه عمل کونکو12 لپاره SMA مثالی کوي.د دې په پام کې نیولو سره، د SMA پر بنسټ ډرایو کې ډیرې څیړنې شوي دي.دا باید په یاد ولرئ چې د SMA-based actuators ډیزاین شوي ترڅو د مختلف غوښتنلیکونو لپاره ژباړونکي او روټري حرکت چمتو کړي 13,14,15.که څه هم ځینې روټري فعالونکي رامینځته شوي ، څیړونکي په ځانګړي ډول د خطي عمل کونکو سره علاقه لري.دا خطي عمل کونکي په دریو ډولونو ویشل کیدی شي: یو ابعادي ، بې ځایه کیدونکي او توپیري عمل کونکي 16.په پیل کې، هایبرډ ډرایوونه د SMA او نورو دودیزو ډرایو سره په ترکیب کې رامینځته شوي.د SMA پر بنسټ د هایبرډ لاینر اکټیوټر یوه بیلګه د DC موټور سره د SMA تار کارول دي ترڅو شاوخوا 100 N او د پام وړ بې ځایه کیدو ځواک چمتو کړي.
په بشپړ ډول د SMA پراساس په ډرایو کې یو له لومړي پرمختګونو څخه د SMA موازي ډرایو و.د ډیری SMA تارونو په کارولو سره ، د SMA پراساس موازي ډرایو ډیزاین شوی ترڅو د ټولو SMA18 تارونو موازي ځای په ځای کولو سره د ډرایو بریښنا ظرفیت لوړ کړي.د فعالینو موازي ارتباط نه یوازې ډیر بریښنا ته اړتیا لري ، بلکه د یو تار تولید ځواک هم محدودوي.د SMA پر بنسټ د فعالینو بله نیمګړتیا هغه محدود سفر دی چې دوی یې ترلاسه کولی شي.د دې ستونزې د حل لپاره، د SMA کیبل بیم رامینځته شوی چې یو انعطاف شوي انعطاف وړ بیم لري ترڅو د بې ځایه کیدو زیاتوالی او خطي حرکت ترلاسه کړي ، مګر لوړ ځواک یې رامینځته نه کړ 19.د شکل حافظې الیاژ پراساس د روبوټونو لپاره نرم خرابیدونکي جوړښتونه او پارچه په عمده ډول د 20,21,22 اغیزو لوړولو لپاره رامینځته شوي.د غوښتنلیکونو لپاره چیرې چې لوړ سرعت ته اړتیا وي، کمپیکٹ چلول شوي پمپونه د مایکرو پمپ چلولو غوښتنلیکونو لپاره د پتلي فلم SMAs په کارولو سره راپور شوي.د پتلي فلم SMA جھلی د ډرایو فریکوینسي د موټر چلوونکي سرعت کنټرول کې کلیدي فاکتور دی.له همدې امله ، د SMA خطي موټورونه د SMA پسرلي یا راډ موټرو په پرتله غوره متحرک غبرګون لري.نرم روبوټکس او د گرفت کولو ټیکنالوژي دوه نور غوښتنلیکونه دي چې د SMA پراساس عمل کونکي کاروي.د مثال په توګه، د 25 N سپیس کلیمپ کې کارول شوي معیاري اکټیوټر ځای په ځای کولو لپاره، د شکل حافظه مصر موازي فعال 24 رامینځته شوی.په یوه بله قضیه کې، د SMA نرم اکټیوټر د تار پراساس جوړ شوی و چې د یو ایمبیډ شوي میټرکس سره د 30 N د اعظمي کشولو ځواک تولیدولو وړ و.په ورته پرمختګ کې یو 12-حجري روبوټ شامل دی چې د SMA سره د زمکې په څیر ارګانیزم بایومیټیک دی ترڅو اور 26,27 ته د سینوسایډ حرکت رامینځته کړي.
لکه څنګه چې مخکې یادونه وشوه، د اعظمي ځواک لپاره یو حد شتون لري چې د موجوده SMA-based actuators څخه ترلاسه کیدی شي.د دې مسلې د حل کولو لپاره، دا څیړنه د بایومیمیټیک بایموډال عضلاتو جوړښت وړاندې کوي.د شکل حافظې الیاژ تار لخوا پرمخ وړل کیږي.دا د ډلبندۍ سیسټم چمتو کوي چې د ډیری شکل حافظې الیاژ تارونه پکې شامل دي.تر اوسه پورې، په ادبياتو کې د ورته جوړښت سره د SMA-based actuators راپور نه دی ورکړل شوی.دا ځانګړی او نوی سیسټم د SMA پر بنسټ جوړ شوی ترڅو د بایموډال عضلاتو ترتیب په جریان کې د SMA چلند مطالعه کړي.د موجوده SMA-based actuators په پرتله، د دې مطالعې هدف دا و چې د بایومیمیتیک ډیپوالریټ ایکټیوټر رامینځته کړي ترڅو په کوچني حجم کې د پام وړ لوړ ځواک تولید کړي.د HVAC ودانولو اتومات او کنټرول سیسټمونو کې کارول شوي دودیز سټیپر موټرو چلول شوي ډرایوونو په پرتله ، وړاندیز شوی SMA پراساس بایموډال ډرایو ډیزاین د ډرایو میکانیزم وزن 67٪ کموي.په لاندې کې، اصطلاحات "عضلات" او "ډرائیو" د یو بل سره د تبادلې وړ کارول کیږي.دا څیړنه د داسې ډرایو ملټي فزیک سمول تحقیق کوي.د دې ډول سیسټمونو میخانیکي چلند د تجربوي او تحلیلي میتودونو لخوا مطالعه شوی.د ځواک او تودوخې توزیع د 7 V په ان پټ ولټاژ کې نوره څیړنه وشوه. وروسته د کلیدي پیرامیټرو او د تولید ځواک ترمینځ د اړیکو ښه پوهیدو لپاره د پارامیټریک تحلیل ترسره شو.په نهایت کې، درجه بندي فعالونکي تصور شوي او د درجه بندي کچې اغیزې د مصنوعي غوښتنلیکونو لپاره د غیر مقناطیسي عمل کونکو لپاره د احتمالي راتلونکي ساحې په توګه وړاندیز شوي.د پورته ذکر شویو مطالعاتو د پایلو له مخې، د واحد مرحلې جوړښت کارول د راپور شوي SMA-based actuators په پرتله لږ تر لږه څلور څخه تر پنځه ځله لوړ ځواک تولیدوي.برسېره پردې، د ورته ډرایو ځواک چې د څو درجې ملټي لیول ډرایو لخوا رامینځته شوی د دودیز SMA-based ډرایو څخه لس ځله ډیر ښودل شوی.بیا څیړنه د مختلف ډیزاینونو او ان پټ متغیرونو تر مینځ د حساسیت تحلیل په کارولو سره کلیدي پیرامیټونه راپوروي.د SMA تار ابتدايي اوږدوالی (\(l_0\))، د پنټ زاویه (\(\alpha\)) او په هر انفرادي سټینډ کې د واحد سټینډونو شمیر (n) د موټر چلولو ځواک په شدت باندې قوي منفي اغیزه لري.ځواک، پداسې حال کې چې د انپټ ولټاژ (انرژی) په مثبت ډول سره تړاو لري.
د SMA تار د شکل حافظه اغیزه (SME) ښیې چې د نکل - ټایټانیوم (Ni-Ti) په کورنۍ کې لیدل کیږي.عموما، SMAs دوه د تودوخې پورې تړلي مرحلې څرګندوي: د ټیټ تودوخې مرحله او د لوړې تودوخې مرحله.دواړه مرحلې د مختلف کرسټال جوړښتونو شتون له امله ځانګړي ملکیتونه لري.د اسټینایټ مرحله (د تودوخې لوړه مرحله) کې چې د بدلون د تودوخې څخه پورته شتون لري، مواد لوړ ځواک څرګندوي او د بار لاندې ضعیف شکل لري.مصر د سټینلیس سټیل په څیر چلند کوي ، نو دا د دې وړتیا لري چې د لوړ عمل فشارونو سره مقاومت وکړي.د Ni-Ti الیاژ د دې ملکیت څخه په ګټې اخیستنې سره، د SMA تارونه د یو فعال جوړونکي د جوړولو لپاره ځړول شوي.مناسب تحلیلي ماډلونه د مختلف پیرامیټونو او مختلف جیومیټریونو تر اغیز لاندې د SMA د تودوخې چلند بنسټیز میکانیکونو پوهیدو لپاره رامینځته شوي.د تجربوي او تحلیلي پایلو تر منځ ښه موافقه ترلاسه شوه.
د SMA پر بنسټ د بیموډال ډرایو د فعالیت ارزولو لپاره په 9a شکل کې ښودل شوي پروټوټایپ باندې یوه تجربهي مطالعه ترسره شوه.د دې ملکیتونو څخه دوه، هغه ځواک چې د ډرایو لخوا رامینځته شوی (عضلات ځواک) او د SMA تار (SMA تودوخې)، په تجربوي توګه اندازه شوي.لکه څنګه چې د ولتاژ توپیر په ډرایو کې د تار د ټول اوږدوالي په اوږدو کې ډیریږي ، د تار تودوخې د جول تودوخې اغیزې له امله لوړیږي.د انپټ ولتاژ په دوه 10-s دوره کې پلي شوی (په انځور کې د سور نقطو په توګه ښودل شوی. 2a، b) د هر دورې تر مینځ د 15-s یخ کولو دورې سره.د بلاک کولو ځواک د پیزو الیکټریک فشار ګیج په کارولو سره اندازه شوی ، او د SMA تار د تودوخې توزیع په ریښتیني وخت کې د ساینسي درجې لوړ ریزولوشن LWIR کیمرې په کارولو سره څارل شوې (په جدول 2 کې د کارول شوي تجهیزاتو ځانګړتیاوې وګورئ).ښیي چې د لوړ ولتاژ مرحله کې د تار تودوخې په واحد ډول لوړیږي، مګر کله چې جریان نه تیریږي، د تار د تودوخې ټیټیدو ته دوام ورکوي.په اوسني تجربوي ترتیب کې، د SMA تار تودوخه د یخولو مرحله کې راټیټه شوې، مګر دا لاهم د محیطي تودوخې څخه پورته وه.په انځر.2e د LWIR کیمرې څخه اخیستل شوي SMA تار کې د تودوخې عکس العمل ښیې.له بلې خوا، په انځر کې.2a د ډرایو سیسټم لخوا رامینځته شوی بلاک کولو ځواک ښیې.کله چې د عضلاتو ځواک د پسرلي د بیا رغولو ځواک څخه ډیر شي، د حرکت وړ بازو، لکه څنګه چې په 9a شکل کې ښودل شوي، حرکت پیل کوي.کله چې عمل پیل شي، حرکت کوونکی لاس د سینسر سره په تماس کې راځي، د بدن ځواک رامینځته کوي، لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي.2c، د.کله چې اعظمي تودوخه \(84\,^{\circ}\hbox {C}\ ته نږدې وي) ، اعظمي مشاهده شوي ځواک 105 N دی.
ګراف د SMA تار د تودوخې تجربې پایلې ښیې او هغه ځواک چې د SMA-based bimodal actuator لخوا د دوه دورې په جریان کې رامینځته شوی.د انپټ ولټاژ په دوه 10 ثانیو کې پلي کیږي (د سور نقطو په توګه ښودل شوي) د هر دورې ترمینځ د 15 ثانیو د یخ کولو دورې سره.د SMA تار د تجربو لپاره کارول شوی د Dynalloy Inc. څخه د 0.51 ملي میتر قطر فلیکسینول تار و. (a) ګراف د تجربوي ځواک ښیي چې په دوه دورو کې ترلاسه شوی، (c، d) د PACEline CFT/5kN پیزوګرافي د تودوخې په جریان کې د SMA د تودوخې اعظمي اندازه د پیزوګراف د حرکت کولو په وخت کې د بازو د حرکت کولو عمل دوه خپلواک مثالونه ښیې. دوه دورې، (e) د FLIR ResearchIR سافټویر LWIR کیمرې په کارولو سره د SMA تار څخه اخیستل شوي د تودوخې سنیپ شاټ ښیې.هغه جیومیټریک پیرامیټونه چې په تجربو کې په پام کې نیول شوي په جدول کې ورکړل شوي.یو.
د ریاضيکي موډل سمول پایلې او تجربې پایلې د 7V د ان پټ ولټاژ په حالت کې پرتله کیږي، لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي.د پارامیټریک تحلیلونو پایلو سره سم او د SMA تار د ډیر تودوخې احتمال څخه مخنیوي لپاره ، د 11.2 W بریښنا اکټیوټر ته ورکړل شوې.د برنامه وړ DC بریښنا رسولو د ان پټ ولټاژ په توګه د 7V رسولو لپاره کارول کیده، او د 1.6A کرنټ په تار کې اندازه شوی و.د ډرایو لخوا رامینځته شوی ځواک او د SDR تودوخې لوړیږي کله چې کرنټ پلي کیږي.د 7V د ان پټ ولټاژ سره، د تولید اعظمي ځواک چې د لومړي دورې د سمولو پایلو او تجربوي پایلو څخه ترلاسه کیږي په ترتیب سره 78 N او 96 N دي.په دوهم پړاو کې، د سمولیشن او تجربوي پایلو اعظمي تولید ځواک په ترتیب سره 150 N او 105 N و.د بندیدو ځواک اندازه کولو او تجربوي معلوماتو ترمینځ توپیر ممکن د هغه میتود له امله وي چې د بندیدو ځواک اندازه کولو لپاره کارول کیږي.تجربې پایلې په انځور کې ښودل شوي.5a د تالاشۍ ځواک اندازه کولو سره مطابقت لري، کوم چې په پایله کې اندازه شوی کله چې د ډرایو شافټ د PACEline CFT/5kN piezoelectric force transducer سره په تماس کې و، لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي.2s.نو ځکه، کله چې د ډرایو شافټ د یخولو زون په پیل کې د ځواک سینسر سره په تماس کې نه وي، ځواک سمدلاسه صفر کیږي، لکه څنګه چې په 2d کې ښودل شوي.برسېره پردې، نور پیرامیټونه چې په راتلونکو دورو کې د ځواک په جوړښت اغیزه کوي د یخ کولو وخت ارزښتونه او په تیر دوره کې د تودوخې د تودوخې لیږد کوفیفینټ دي.له انځر څخه.2b، دا لیدل کیدی شي چې د 15 ثانیو د یخ کولو دورې وروسته، د SMA تار د خونې تودوخې ته نه و رسیدلی او له همدې امله د لومړي دورې په پرتله د موټر چلولو په دویم دور کې لوړ ابتدايي تودوخې (\(40\,^{\circ}\hbox {C}\)) درلود (\(25\, ^{\circ}\hbox {C})).په دې توګه، د لومړي دورې په پرتله، د SMA تار حرارت د دویمې تودوخې دورې په جریان کې د تودوخې لومړنۍ تودوخې (\(A_s\)) ته رسیږي او د لیږد دوره اوږده پاتې کیږي، چې پایله یې فشار او ځواک دی.له بلې خوا، د تودوخې او یخولو دورې په جریان کې د تودوخې توزیع د تجربو او سمولونو څخه ترلاسه شوي د ترموګرافیک تحلیلونو مثالونو سره لوړ کیفیت لرونکي ورته والی لري.د تجربو او سمولونو څخه د SMA تار حرارتي ډیټا مقایسه تحلیل د تودوخې او یخ کولو دورې په جریان کې او د تجربوي معلوماتو لپاره د منلو وړ زغم کې ثبات ښودلی.د SMA تار اعظمي تودوخه، د لومړي دورې د سمولو او تجربو له پایلو څخه ترلاسه شوي، په ترتیب سره \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) او \(75\,^{\circ }\hbox {C }\، په ترتیب سره)، او په دویم دور کې د SMA تار اعظمي تودوخه (9\circ} او د SMA تار اعظمي تودوخه ^ 9\{4C}) ده. 3\,^{\circ}\hbox {C}\).په بنسټیز ډول رامینځته شوی ماډل د شکل حافظې اغیز اغیزه تاییدوي.پدې بیاکتنه کې د ستړیا او ډیر تودوخې رول په پام کې نه دی نیول شوی.په راتلونکي کې، ماډل به ښه شي ترڅو د SMA تار فشار تاریخ شامل کړي، دا د انجینرۍ غوښتنلیکونو لپاره ډیر مناسب کوي.د ډرایو تولید ځواک او د SMA د تودوخې پلاټونه چې د سمولنک بلاک څخه ترلاسه شوي د 7 V د ان پټ ولتاژ نبض په حالت کې د تجربوي ډیټا د منلو وړ زغم کې دي. دا د پرمختللي ریاضياتي ماډل درستیت او اعتبار تاییدوي.
د ریاضیاتو ماډل د MathWorks Simulink R2020b چاپیریال کې د میتودونو برخه کې تشریح شوي اساسي مساواتو په کارولو سره رامینځته شوی.په انځر.3b د سمولنک ریاضی ماډل بلاک ډیاګرام ښیې.ماډل د 7V ان پټ ولتاژ نبض لپاره سمول شوی و لکه څنګه چې په انځور 2a، b کې ښودل شوی.د پارامترونو ارزښتونه چې په سمولیشن کې کارول شوي په 1 جدول کې لیست شوي دي. د انتقالي پروسو د سمولو پایلې په 1 او 1 شکل کې وړاندې شوي. په 3a او 4 شکل کې.4a،b د SMA تار کې هڅول شوي ولتاژ او د وخت د فعالیت په توګه د عمل کونکي لخوا رامینځته شوی ځواک ښیې. د ریورس بدلون (تودوخې) په جریان کې، کله چې د SMA تار تودوخه، \(T <A_s^{\prime}\) (د فشار په بدل کې د آسټینایټ پړاو پیل حرارت)، د مارټینسایټ حجم کمښت (\(\dot{\xi}\)) د بدلون کچه به صفر وي. د ریورس بدلون (تودوخې) په جریان کې، کله چې د SMA تار تودوخه، \(T <A_s^{\prime}\) (د فشار په بدل کې د آسټینایټ مرحله پیل د حرارت درجه)، د مارټینسایټ حجم کمښت (\(\dot{\xi}\)) د بدلون کچه به صفر وي. Во время обратного превращения (нагрева), когда температура проволоки SMA، \(T < A_s^{\prime}\) (температура начала аустенипература начала аустенипература начала аустенипература проволоки SMA ением), скорость изменения объемной доли мартенсита (\(\dot{\xi }\)) будет равно нулю. د ریورس بدلون (تودوخې) په جریان کې، کله چې د SMA تار د حرارت درجه، \(T <A_s^{\prime}\) (د فشار په بدل کې د آسټینایټ پیل تودوخه)، د مارټینسایټ حجم برخې د بدلون کچه (\(\dot{\xi}\)) به صفر وي.在反向转变（加热）过程中，当SMA 线温度\(T <A_s^{\prime}\)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 پاڼې اړوند نور معلومات په فسبوک کې اوګورئ
(a) د سمولو پایله د SMA-based divalerate actuator کې د تودوخې توزیع او د فشار هڅول شوي جنکشن تودوخې ښیي.کله چې د تار تودوخه د تودوخې په مرحله کې د آسټینایټ لیږد تودوخې څخه تیریږي ، د تودوخې په مرحله کې د بدل شوي آسټینایټ لیږد تودوخې لوړیدل پیل کیږي ، او په ورته ډول ، کله چې د تار راډ تودوخه د یخولو مرحله کې د مارټینسیټ لیږد تودوخې څخه تیریږي ، د مارټینیټیک لیږد تودوخې کمیږي.د عمل کولو پروسې تحلیلي ماډلینګ لپاره SMA.(د سمولنک ماډل د هر فرعي سیسټم د مفصل لید لپاره، د ضمیمه فایل ضمیمه برخه وګورئ.)
د مختلف پیرامیټرو توزیع لپاره د تحلیل پایلې د 7V ان پټ ولټاژ دوه دورې لپاره ښودل شوي (10 ثانیې ګرم اپ دورې او 15 ثانیې د یخ کولو دورې).پداسې حال کې چې (ac) او (e) د وخت په تیریدو سره ویش انځوروي، له بلې خوا، (d) او (f) د تودوخې سره ویش څرګندوي.د اړوندو داخلي شرایطو لپاره، اعظمي مشاهده شوي فشار 106 MPa دی (د 345 MPa څخه کم، د تار د حاصل ځواک)، ځواک 150 N دی، اعظمي بې ځایه کیدنه 270 µm ده، او لږترلږه د مارټینسیټ حجم برخه 0.91 ده.له بلې خوا، د فشار بدلون او د تودوخې سره د مارټینسایټ حجم برخې کې بدلون د هیسټریسیس ځانګړتیاو سره ورته دي.
ورته توضیح د آسټینایټ مرحلې څخه د مارټینسایټ مرحلې ته مستقیم بدلون (کولینګ) باندې پلي کیږي ، چیرې چې د SMA تار تودوخې (T) او د فشار بدل شوي مارټینسایټ مرحله (\(M_f^{\prime}\)) غوره ده.په انځر.4d,f د SMA تار کې د هڅول شوي فشار (\(\sigma\)) او د مارټینسایټ حجم برخې (\(\xi\)) د SMA تار (T) د تودوخې د بدلون د فعالیت په توګه د موټر چلولو دواړو سایکلونو لپاره ښیي.په انځر.شکل 3a د وخت سره د SMA تار د تودوخې بدلون ښیې چې د ان پټ ولټاژ نبض پورې اړه لري.لکه څنګه چې د ارقامو څخه لیدل کیدی شي، د تار تودوخه په صفر ولتاژ کې د تودوخې سرچینې چمتو کولو او وروسته د کنفکټیو یخولو له لارې لوړیږي.د تودوخې په جریان کې، د آسټینایټ مرحلې ته د مارټینایټ بیا تبادله هغه وخت پیل کیږي کله چې د SMA تار تودوخې (T) د فشار سره سم شوي آسټینایټ نیوکلیشن تودوخې (\(A_s^{\prime}\)) څخه تیریږي.د دې مرحلې په جریان کې، د SMA تار فشار شوی او عمل کوونکی ځواک تولیدوي.همدارنګه د یخولو په وخت کې، کله چې د SMA تار (T) تودوخه د فشار بدلون شوي مارټینسایټ پړاو (\(M_s^{\prime}\)) د نیوکلیشن تودوخې څخه تیریږي د آسټینیټ مرحلې څخه د مارټینسایټ مرحلې ته مثبت لیږد شتون لري.د چلولو ځواک کمیږي.
د SMA پر بنسټ د بایموډال ډرایو اصلي کیفیتي اړخونه د سمولو پایلو څخه ترلاسه کیدی شي.د ولتاژ نبض داخلولو په حالت کې، د SMA تار د تودوخې درجه د جول تودوخې اغیزې له امله لوړیږي.د مارټینسایټ حجم فرکشن (\(\xi\)) لومړنی ارزښت 1 ته ټاکل شوی، ځکه چې مواد په پیل کې په بشپړ ډول مارټینیټیک مرحله کې وي.لکه څنګه چې تار تودوخې ته دوام ورکوي، د SMA تار تودوخه د فشار سره سم شوي آسټینایټ نیوکلیشن تودوخې \(A_s^{\prime}\) څخه ډیریږي، په پایله کې د مارټینسایټ حجم کمښت کمیږي، لکه څنګه چې په 4c شکل کې ښودل شوي.برسېره پردې، په انځر کې.4e په وخت او انځر کې د عمل کونکي د سټروک ویش ښیي.5 - د وخت د فعالیت په توګه د چلولو ځواک.د معادلو اړوند سیسټم کې د تودوخې، د مارټینسایټ حجم کمښت، او فشار شامل دي چې په تار کې وده کوي، چې د SMA تار د کمښت او د عمل کونکي لخوا تولید شوي ځواک په پایله کې رامنځته کیږي.لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي.4d,f، د تودوخې سره د ولتاژ توپیر او د تودوخې سره د مارټینسایټ حجم فرکشن توپیر په 7 V کې د سمول شوي قضیه کې د SMA د هیسټریسیس ځانګړتیاو سره مطابقت لري.
د موټر چلولو پیرامیټونو پرتله کول د تجربو او تحلیلي محاسبو له لارې ترلاسه شوي.تارونه د 10 ثانیو لپاره د 7 V د نبض شوي ولتاژ سره مخ شوي، بیا د 15 ثانیو لپاره یخ شوي (د یخ کولو مرحله) په دوه دورو کې.د پنیټ زاویه \(40^{\circ}\) ته ټاکل شوې او د SMA تار لومړني اوږدوالی په هر یو پن پښه کې 83mm ته ټاکل شوی.(a) د بار شوي سیل سره د چلولو ځواک اندازه کول (b) د حرارتي انفراریډ کیمرې سره د تار تودوخې څارنه.
د ډرایو لخوا تولید شوي ځواک باندې د فزیکي پیرامیټرو اغیزې د پوهیدو لپاره ، ټاکل شوي فزیکي پیرامیټونو ته د ریاضيکي ماډل حساسیت تحلیل ترسره شو ، او پیرامیټونه د دوی د نفوذ سره سم درجه بندي شوي.لومړی، د ماډل پارامترونو نمونه د تجربوي ډیزاین اصولو په کارولو سره ترسره شوه چې د یونیفورم توزیع تعقیبوي (د حساسیت تحلیل ضمیمه برخه وګورئ).په دې حالت کې، د ماډل پیرامیټرو کې د ان پټ ولټاژ (\(V_{in}\))، د ابتدايي SMA تار اوږدوالی (\(l_0\))، د مثلث زاویه (\(\alpha\))، تعصب پسرلي ثابت (\(K_x\))، د تودوخې لیږد کوونکی (\(h_T\))) او د شاخونو ماډل شمیر شامل دي.په بل ګام کې، د عضلاتو ځواک د مطالعې ډیزاین اړتیا په توګه غوره شوی او د ځواک په اړه د متغیرونو د هر سیټ پیرامیټریک اغیزې ترلاسه شوي.د حساسیت تحلیل لپاره د طوفان پلاټ د هر پیرامیټر لپاره د ارتباط ضمیمه څخه اخیستل شوي، لکه څنګه چې په انځور 6a کې ښودل شوي.
(a) د موډل پارامترونو د ارتباط ضمیمه ارزښتونه او د پورتني ماډل پیرامیټونو 2500 ځانګړي ګروپونو اعظمي تولید ځواک باندې د دوی اغیز د طوفان پلاټ کې ښودل شوي.ګراف د څو شاخصونو درجه بندي ښیي.دا روښانه ده چې \(V_{in}\) یوازینی پیرامیټر دی چې مثبت تړاو لري، او \(l_0\) هغه پیرامیټر دی چې تر ټولو لوړ منفي تړاو لري.د مختلفو پیرامیټونو اغیز په مختلفو ترکیبونو کې د عضلاتو په لوړ ځواک کې ښودل شوي (ب، ج).\(K_x\) له 400 څخه تر 800 N/m پورې او n حد له 4 څخه تر 24 پورې دی. ولتاژ (\(V_{in}\)) له 4V څخه 10V ته بدل شوی، د تار اوږدوالی (\(l_{0 } \)) له 40 څخه تر 100 mm پورې بدل شوی، او د لکۍ زاویه له 40 څخه 100 mm ته بدله شوې، او د لکۍ زاویه (2 - ^) (\ 2 - ^ varied زاویه) \circ }\).
په انځر.6a د هر پیرامیټر لپاره د پیک ډرایو ځواک ډیزاین اړتیاو سره د مختلف ارتباط ضمیمه ټورناډو پلاټ ښیې.له انځر څخه.6a دا لیدل کیدی شي چې د ولتاژ پیرامیټر (\(V_{in}\)) په مستقیم ډول د اعظمي تولید ځواک سره تړاو لري، او د تودوخې لیږد کوونکی (\(h_T\))، د شعاع زاویه (\ (\alpha\))، د بې ځایه کیدو پسرلي ثابت (\(K_x\)) د S_l اوږدوالی (w_l) د ابتدايي ځواک سره په منفي ډول تړاو لري ( w_l extent) ، او د unimodal څانګو شمیر (n) د مستقیم ارتباط په حالت کې د ولتاژ ارتباط کوفیینټ (\(V_ {in}\)) د لوړ ارزښت په حالت کې قوي متضاد ارتباط ښیې چې دا پیرامیټر د بریښنا تولید باندې خورا لوی تاثیر لري.یو بل ورته تحلیل د دوه کمپیوټري ځایونو په مختلفو ترکیبونو کې د مختلف پیرامیټرو اغیزې ارزولو سره د لوړ ځواک اندازه کوي، لکه څنګه چې په انځور 6b، c کې ښودل شوي.\(V_{in}\) او \(l_0\)، \(\alpha\) او \(l_0\) ورته نمونې لري، او ګراف ښیي چې \(V_{in}\) او \(\alpha\) او \(\alpha\) ورته نمونې لري.د \(l_0\) کوچني ارزښتونه د لوړ لوړ ځواک لامل کیږي.نور دوه پلاټونه د 6a شکل سره مطابقت لري، چیرته چې n او \(K_x\) په منفي توګه سره تړاو لري او \(V_{in}\) په مثبت ډول سره تړاو لري.دا تحلیل د اغیزو پیرامیټرو تعریف او تنظیم کولو کې مرسته کوي چې له مخې یې د ډرایو سیسټم د محصول ځواک ، سټروک او موثریت اړتیاو او غوښتنلیک سره تطابق کیدی شي.
اوسنی څیړنیز کار د N کچو سره درجه بندي ډرایو معرفي او تحقیق کوي.په دوه سطحه درجه بندي کې، لکه څنګه چې په 7a کې ښودل شوي، چیرې چې د لومړۍ درجې فعالونکي هر SMA تار پرځای، د بیموډل ترتیب ترلاسه کیږي، لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي.9e.په انځر.7c ښیي چې څنګه د SMA تار د حرکت وړ بازو (معاون بازو) شاوخوا ټپ شوی چې یوازې په اوږدوالي کې حرکت کوي.په هرصورت، لومړني حرکت وړ بازو په ورته ډول حرکت ته دوام ورکوي لکه څنګه چې د لومړۍ مرحلې ملټي سټیج ایکټیوټر د حرکت وړ بازو په څیر حرکت کوي.عموما، د N-Stage ډرایو د لومړي مرحلې ډرایو سره د \(N-1\) مرحلې SMA تار ځای په ځای کولو سره رامینځته کیږي.د پایلې په توګه، هره څانګه د لومړۍ مرحلې ډرایو تقلید کوي، د څانګې استثنا سره چې پخپله تار لري.په دې توګه، ځړول شوي جوړښتونه رامینځته کیدی شي چې هغه ځواکونه رامینځته کړي چې د لومړني ډرایو ځواکونو څخه څو ځله لوی وي.په دې څیړنه کې، د هرې کچې لپاره، د 1 متر ټول اغیزمن SMA تار اوږدوالی په پام کې نیول شوی، لکه څنګه چې په 7d شکل کې په جدول کې ښودل شوي.په هر یو غیر ماډل ډیزاین کې د هر تار له لارې جریان او د هرې SMA تار برخې کې پایله شوي پریسټریس او ولټاژ په هره کچه یو شان دي.زموږ د تحلیلي ماډل له مخې، د تولید ځواک په مثبت ډول د کچې سره تړاو لري، پداسې حال کې چې بې ځایه کیدنه په منفي توګه تړاو لري.په ورته وخت کې، د بې ځایه کیدو او د عضلاتو د پیاوړتیا تر مینځ تجارت شتون درلود.لکه څنګه چې په انځر کې لیدل کیږي.7b، پداسې حال کې چې اعظمي ځواک په لوی شمیر پرتونو کې ترلاسه کیږي، ترټولو لوی بې ځایه کیدنه په ټیټه طبقه کې لیدل کیږي.کله چې د درجه بندي کچه \(N=5\) ته ټاکل شوې وه، د 2.58 kN لوړ عضلات ځواک د 2 مشاهده شوي سټروکونو سره وموندل شو \(\upmu\)m.له بلې خوا، د لومړي پړاو ډرایو د 150 N ځواک د 277 \(upmu\)m په یوه ضربه کې تولیدوي.د څو درجې فعالیت کونکي د دې وړتیا لري چې د ریښتیني بیولوژیکي عضلاتو تقلید وکړي ، چیرې چې د شکل حافظې الیاژ پراساس مصنوعي عضلات د دقیق او غوره حرکتونو سره د پام وړ لوړ ځواک رامینځته کولو وړتیا لري.د دې کوچني ډیزاین محدودیتونه دا دي چې څنګه چې درجه بندي زیاتیږي، حرکت خورا کم شوی او د ډرایو تولید پروسې پیچلتیا زیاتوي.
(a) یو دوه مرحلې (\(N=2\)) پرت لرونکی شکل حافظه مصر د خطي عمل کونکي سیسټم په بیموډال ترتیب کې ښودل شوی.وړاندیز شوی ماډل د SMA تار په ځای کولو سره ترلاسه کیږي په لومړي مرحله کې پرت شوي ایکټیوټر کې د بل واحد مرحلې پرت شوي ایکچیوټر سره.(c) د دویمې مرحلې ملټي لیر ایکټیوټر خراب شوی ترتیب.(b) د ځواکونو او بې ځایه کیدو ویش د کچې په شمیر پورې اړه لري.دا وموندل شوه چې د عمل کونکي لوړ ځواک په ګراف کې د پیمانې کچې سره په مثبت ډول تړاو لري ، پداسې حال کې چې سټروک په منفي ډول د پیمانې کچې سره تړاو لري.په هر تار کې اوسنی او پری ولټاژ په ټولو کچو ثابت پاتې کیږي.(d) جدول په هره کچه د نلونو شمیر او د SMA تار (فایبر) اوږدوالی ښیې.د تارونو ځانګړتیاوې د 1 شاخص په واسطه ښودل شوي، او د ثانوي څانګو شمیر (یو له ابتدايي پښې سره نښلول شوی) په سبسکرپټ کې ترټولو لوی شمیر لخوا ښودل شوی.د مثال په توګه، په 5 کچه، \(n_1\) د SMA تارونو شمیر ته اشاره کوي چې په هر بیموډال جوړښت کې شتون لري، او \(n_5\) د مرستندویه پښو شمیر ته اشاره کوي (یو له اصلي پښې سره وصل شوی).
د ډیری څیړونکو لخوا مختلف میتودونه وړاندیز شوي ترڅو د شکل حافظې سره د SMAs چلند ماډل کړي ، کوم چې د مرحلې لیږد پورې اړوند کرسټال جوړښت کې د میکروسکوپي بدلونونو سره د تودومیخانیکي ملکیتونو پورې اړه لري.د جوړښتي میتودونو جوړول په طبیعي توګه پیچلي دي.ترټولو عام کارول شوي phenomenological ماډل د Tanaka28 لخوا وړاندیز شوی او په پراخه کچه د انجینرۍ غوښتنلیکونو کې کارول کیږي.د تناکا [28] لخوا وړاندیز شوی فینومینولوژیکي ماډل داسې انګیرل کیږي چې د مارټینسایټ حجم برخه د تودوخې او فشار اضطراري فعالیت دی.وروسته، Liang او Rogers29 او Brinson30 یو ماډل وړاندیز وکړ په کوم کې چې د مرحلې لیږد متحرکات د ولتاژ او تودوخې د کوزین فعالیت ګڼل کیږي، په ماډل کې د لږ بدلون سره.بیکر او برینسن د مرحلې ډیاګرام پراساس کاینټیک ماډل وړاندیز وکړ ترڅو د خپل سري بار کولو شرایطو او همدارنګه جزوي لیږدونو لاندې د SMA موادو چلند ماډل کړي.بنرجي 32 د بیکر او برینسن 31 پړاو ډیاګرام ډینامیک میتود کاروي ترڅو د آزادۍ مینځپانګې یو واحد درجې د الاحنیا او احمدیان 33 لخوا رامینځته کړي.د فیز ډیاګرامونو پراساس کاینټیک میتودونه ، کوم چې د تودوخې سره د ولټاژ غیر مونوټونک بدلون په پام کې نیسي ، د انجینرۍ غوښتنلیکونو کې پلي کول ستونزمن دي.الخینیا او احمدیان د موجوده فینومینولوژیکي ماډلونو دې نیمګړتیاو ته پاملرنه راجلبوي او د هر ډول پیچلي بارولو شرایطو لاندې د حافظې چلند د شکل تحلیل او تعریف کولو لپاره یو پراخه فیومینولوژیکي ماډل وړاندیز کوي.
د SMA تار ساختماني ماډل د SMA تار فشار (\(\sigma\))، فشار (\(\epsilon\))، تودوخې (T)، او د مارټینسایټ حجم کسر (\(\xi\)) ورکوي.د فینومینولوژیکي جوړښت ماډل لومړی د تانکا 28 لخوا وړاندیز شوی و او وروسته د لیانګ 29 او برنسن 30 لخوا تصویب شو.د معادلې مشتق بڼه لري:
چیرې چې E د SMA ځوان ماډل د پړاو پورې تړلی دی چې د \(\displaystyle E=\xi E_M+ (1-\xi )E_A\) او \(E_A\) او \(E_M\) په کارولو سره ترلاسه شوی چې د ځوان ماډل نمایندګي کوي په ترتیب سره austenitic او martensitic مرحلې دي، او د coepan (coepan) نمایندګي کوي.د مرحلې لیږد ونډې عامل \(\Omega = -E \epsilon _L\) دی او \(\epsilon _L\) د SMA تار کې ترټولو د بیرته راګرځیدو وړ فشار دی.
د مرحلې ډینامیک معادلې د کوزین فنکشن سره سمون لري چې د Liang29 لخوا رامینځته شوی او وروسته د برنسن 30 لخوا د تناکا 28 لخوا وړاندیز شوي توضیحي فعالیت پرځای منل شوی.د مرحلې لیږد ماډل د الخینیا او احمدیان 34 لخوا وړاندیز شوي ماډل تمدید دی او د لیانګ 29 او برینسن 30 لخوا د مرحلې لیږد شرایطو پراساس تعدیل شوی.د دې مرحلې لیږد ماډل لپاره کارول شوي شرایط د پیچلي ترمو میخانیکي بارونو لاندې معتبر دي.د وخت په هره شیبه کې، د مارټینسایټ د حجم د برخې ارزښت محاسبه کیږي کله چې د جوړښتي مساوات ماډل کول.
د حاکمیت د بدلون معادله، د تودوخې شرایطو لاندې د مارټینسایټ څخه آسټینایټ ته د بدلون لخوا څرګند شوي، په لاندې ډول دي:
چیرته چې \(\xi\) د مارټینسایټ حجم برخه ده، \(\xi _M\) د مارټینسایټ حجم برخه ده چې د تودوخې دمخه ترلاسه شوې، \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\)، \ (\displaystyle b_A = -a_A/C_A\) او \(C_Arew، د حرارت درجه، T_A_A) د حرارت درجه، د حرارت درجه s\) او \(A_f\) – د آسټینایټ مرحلې پیل او پای په ترتیب سره د تودوخې درجه.
د مستقیم بدلون کنټرول معادله، چې د یخولو شرایطو لاندې د مرټینایټ ته د آسټینایټ د مرحلې بدلون لخوا نمایش کیږي، دا دي:
چیرته چې \(\xi _A\) د مارټینسایټ حجم برخه ده چې د یخولو دمخه ترلاسه کیږي، \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\)، \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) او \ (C_M \) – د منحني فټینګ پیرامیټرې، T – SMA _ د تودوخې ابتدايي او د تودوخې (SMA _ M ) د تودوخې لومړني او د تودوخې او M _ ټنس ( د تودوخې لومړني او مرمۍ _M) په ترتیب سره.
وروسته له دې چې معادلې (3) او (4) توپیر لري، د معکوس او مستقیم بدلون معادلې په لاندې شکل کې ساده کیږي:
د مخکینۍ او شاته بدلون په جریان کې \(\eta _{\sigma}\) او \(\eta _{T}\) مختلف ارزښتونه اخلي.د \(\eta _{\sigma}\) او \(\eta _{T}\) سره تړلې اساسي مساوات په یوه اضافي برخه کې په تفصیل سره اخیستل شوي او بحث شوي.
د SMA تار د تودوخې لوړولو لپاره اړین حرارتي انرژي د جول تودوخې اغیزې څخه راځي.د SMA تار لخوا جذب شوي یا خوشې شوي تودوخې انرژي د بدلون د پټ تودوخې لخوا نمایش کیږي.د SMA تار کې د تودوخې ضایع د جبري کنفیکشن له امله دی، او د وړانګو د نه منلو وړ اغیزو په پام کې نیولو سره، د تودوخې انرژی توازن په لاندې ډول دی:
چیرته چې \(m_{wire}\) د SMA تار ټوله ډله ده، \(c_{p}\) د SMA ځانګړی تودوخې ظرفیت دی، \(V_{in}\) هغه ولتاژ دی چې په تار کې پلي کیږي، \(R_{ohm} \) – د پړاو پورې تړلي مقاومت SMA، په توګه تعریف شوی؛\(R_{ohm} = (l/A_{cross})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\ ) چیرته چې \(r_M\ ) او \(r_A\) په ترتیب سره په مارټینسایټ او آسټینایټ کې د SMA پړاو مقاومت لري، \(A_{c}\) د SMA د سطحې مساحت دی \\ د حافظې په شکل کې \\ (A_{c}\) د حافظې ټول سطحه ده.د تار د انتقال پټ حرارت، T او \(T_{\infty}\) په ترتیب سره د SMA تار او چاپیریال د تودوخې درجه ده.
کله چې د شکل حافظه الیاژ تار فعال شي، تار فشار کوي، د بایموډال ډیزاین په هره څانګه کې یو ځواک رامینځته کوي چې د فایبر ځواک په نوم یادیږي.د SMA تار په هر تار کې د فایبر ځواک په ګډه د عضلاتو ځواک رامینځته کوي ترڅو فعال شي، لکه څنګه چې په 9e انځور کې ښودل شوي.د متقابل پسرلي شتون له امله، د Nth ملټي لیر فعالین ټول عضلات ځواک دا دی:
په مساوي (7) کې د \(N = 1\) ځای په ځای کول ، د لومړي مرحلې بیموډال ډرایو پروټوټایپ د عضلاتو ځواک په لاندې ډول ترلاسه کیدی شي:
چیرته چې n د یونیموډل پښو شمیر دی، \(F_m\) د عضلاتو ځواک دی چې د ډرایو لخوا رامینځته کیږي، \(F_f\) د SMA تار کې د فایبر ځواک دی، \(K_x\) د تعصب سختی دی.پسرلی، \(\alpha\) د مثلث زاویه ده، \(x_0\) د تعصب پسرلي ابتدايي آفسیټ دی چې د SMA کیبل په مخکې فشار شوي موقعیت کې ساتي، او \(\Delta x\) د عمل سفر دی.
د ډرایو ټول بې ځایه کیدنه یا حرکت (\(\Delta x\)) د ولتاژ (\(\sigma\)) او فشار (\(\epsilon\)) پورې اړه لري د Nth مرحلې SMA تار کې، ډرایو ټاکل شوی دی (انځور وګورئ. د محصول اضافي برخه):
کایناتیک معادلې د ډرایو د خرابوالي (\(\epsilon\)) او بې ځایه کیدو یا بې ځایه کیدو (\(\Delta x\)) ترمنځ اړیکه ورکوي.د Arb تار خرابول د ابتدايي Arb تار اوږدوالی (\(l_0\)) او د تار اوږدوالی (l) په هر وخت کې t په یو غیر ماډل شاخ کې په لاندې ډول دی:
چیرې چې \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) په \(\Delta\)ABB' کې د کوزین فورمول په پلي کولو سره ترلاسه کیږي، لکه څنګه چې په 8 شکل کې ښودل شوي. د لومړي پړاو ډرایو (\N\D = 1) (\N\\D = 1))، \N\\D = 1) ta x\)، او \(\alpha _1\) \(\alpha \) دی لکه څنګه چې په 8 شکل کې ښودل شوي، د وخت په توپیر سره د مساوي (11) او د l ارزښت په ځای کولو سره، د فشار کچه په لاندې ډول لیکل کیدی شي:
چیرته چې \(l_0\) د SMA تار ابتدايي اوږدوالی دی، l د تار اوږدوالی دی چې په هر وخت کې t په یوه یونیډول برانچ کې، \(\epsilon\) د SMA تار کې رامینځته شوی خرابوالی دی، او \(\alpha \) د مثلث زاویه ده، \(\Delta x\) په Figure (8) کې ښودل شوی ډرایو دی.
ټول n واحد چوټي جوړښتونه (\(n=6\) په دې شکل کې) د ان پټ ولټاژ په توګه د \(V_{in}\) سره په سلسله کې وصل دي.مرحله I: د صفر ولتاژ شرایطو لاندې د بایموډال ترتیب کې د SMA تار سکیمیټ ډیاګرام مرحله II: یو کنټرول شوی جوړښت ښودل شوی چیرې چې د SMA تار د متقابل تبادلې له امله فشار شوی ، لکه څنګه چې د سور کرښې لخوا ښودل شوی.
د مفهوم د ثبوت په توګه، د SMA-based bimodal ډرائیو رامینځته شوی ترڅو د تجربوي پایلو سره د اساسي مساواتو سمول شوي استخراج ازموینه وکړي.د bimodal linear actuator CAD ماډل په انځور کې ښودل شوی.9a.له بلې خوا، په انځر کې.9c د دوه الوتکې SMA-based actuator په کارولو سره د bimodal جوړښت سره د څرخیدونکي پریزماتیک اتصال لپاره وړاندیز شوی نوی ډیزاین ښیې.د ډرایو اجزا په الټیمیکر 3 توسیع شوي 3D پرنټر کې د اضافي تولید په کارولو سره جوړ شوي.هغه مواد چې د اجزاوو د 3D چاپولو لپاره کارول کیږي پولی کاربونیټ دی چې د تودوخې مقاومت لرونکي موادو لپاره مناسب دی ځکه چې دا قوي، دوامدار او د شیشې د لیږد لوړ حرارت لري (110-113 \(^{\circ}\) C).برسېره پردې، Dynalloy, Inc. په تجربو کې د Flexinol شکل حافظې الیاژ تار کارول شوی و، او د فلیکسینول تار سره مطابقت لرونکي مواد په سمولونو کې کارول شوي.ډیری SMA تارونه د فایبر په توګه تنظیم شوي چې د عضلاتو په بیموډال ترتیب کې شتون لري ترڅو لوړ ځواک ترلاسه کړي چې د څو پرتونو فعالینو لخوا تولید شوي، لکه څنګه چې په انځور 9b، d کې ښودل شوي.
لکه څنګه چې په 9a شکل کې ښودل شوي، هغه شدید زاویه چې د حرکت وړ بازو SMA تار لخوا رامینځته کیږي د زاویه (\(\alpha\)) په نوم یادیږي.د ټرمینل کلیمپونو سره چې کیڼ او ښي کلیمپونو سره وصل وي، د SMA تار په مطلوب بیمډال زاویه کې ساتل کیږي.د پسرلي نښلونکي کې د تعصب پسرلي وسیله د SMA فایبرونو شمیر (n) سره سم د مختلف تعصب پسرلي توسیع ګروپونو تنظیم کولو لپاره ډیزاین شوی.سربیره پردې ، د حرکت کولو برخو موقعیت ډیزاین شوی ترڅو د SMA تار د جبري کنویکشن یخولو لپاره بهرني چاپیریال ته ښکاره شي.د جلا کیدو وړ مجلس پورتنۍ او ښکته پلیټونه د وزن کمولو لپاره ډیزاین شوي د ایسټروډ کټ آؤټونو سره د SMA تار یخ ساتلو کې مرسته کوي.برسېره پردې، د CMA تار دواړه پایونه په ترتیب سره د کیڼ او ښي ټرمینالونو سره د کریمپ په واسطه ټاکل شوي.یو پلنجر د حرکت وړ مجلس په یوه پای کې وصل دی ترڅو د پورتنۍ او لاندې پلیټونو ترمینځ پاکوالی وساتي.پلنجر د تماس له لارې سینسر ته د بلاک کولو ځواک پلي کولو لپاره هم کارول کیږي ترڅو د بلاک کولو ځواک اندازه کړي کله چې د SMA تار فعال شي.
د بیموډال عضلاتو جوړښت SMA په بریښنایی ډول په لړۍ کې وصل دی او د ان پټ پلس ولټاژ لخوا ځواکمن شوی.د ولتاژ د نبض دورې په جریان کې، کله چې ولتاژ پلي کیږي او د SMA تار د آسټینایټ د لومړني تودوخې څخه پورته تودوخه کیږي، په هر سټینډ کې د تار اوږدوالی لنډیږي.دا اخراج د حرکت وړ بازو فرعي اسمبلۍ فعالوي.کله چې ولتاژ په ورته دوره کې صفر شو، د تودوخې SMA تار د مارټینسایټ سطح د تودوخې لاندې سړه شو، په دې توګه بیرته خپل اصلي حالت ته راستون شو.د صفر فشار شرایطو لاندې، د SMA تار لومړی په غیر فعال ډول د تعصب پسرلي په واسطه غځول کیږي ترڅو د مارټینټیک حالت ته ورسیږي.سکرو، چې له لارې یې د SMA تار تیریږي، د SMA تار ته د ولتاژ نبض په پلي کولو سره رامینځته شوي کمپریشن له امله حرکت کوي (SPA د آسټینیټ مرحلې ته رسیږي) ، کوم چې د حرکت وړ لیور فعالیت لامل کیږي.کله چې د SMA تار بیرته واخیستل شي، د تعصب پسرلی د پسرلي د نور پراخولو سره مخالف ځواک رامینځته کوي.کله چې د امپلس ولتاژ کې فشار صفر شي، د SMA تار اوږدیږي او د جبري کنویکشن یخولو له امله خپل شکل بدلوي، د ډبل مارټینیټیک مرحلې ته رسیږي.
وړاندیز شوی د SMA پر بنسټ خطي فعال سیسټم د بایموډال ترتیب لري په کوم کې چې د SMA تارونه زاویه شوي.(a) د پروټوټایپ د CAD ماډل انځوروي، کوم چې د پروټوټایپ لپاره ځینې برخې او د دوی معنی په ګوته کوي، (b، d) د پرمختللي تجربوي پروټوټایپ 35 استازیتوب کوي.پداسې حال کې چې (b) د پروټوټایپ لوړ لید ښیې چې د بریښنایی ارتباطاتو او تعصب سپرینګونو او فشار ګیجونو سره کارول کیږي ، (d) د تنظیم کولو لید لید ښیې.(e) د خطي عمل کولو سیسټم ډیاګرام د SMA تارونو سره په هر وخت کې په بایموډ ډول ځای پرځای شوي ، د فایبر او عضلاتو ځواک سمت او کورس ښیې.(c) د دوه الوتکې SMA-based actuator د ځای په ځای کولو لپاره د 2-DOF گردشي پریزماتیک اتصال وړاندیز شوی.لکه څنګه چې ښودل شوي، لینک د لاندیني ډرایو څخه پورتنۍ بازو ته خطي حرکت لیږدوي، یو څرخي اړیکه رامینځته کوي.له بلې خوا، د پرزمونو د جوړې حرکت د څو پوړ د لومړي پړاو ډرایو حرکت ته ورته دی.
د SMA پر بنسټ د بایموډال ډرایو د فعالیت ارزولو لپاره په 9b شکل کې ښودل شوي پروټوټایپ باندې یوه تجربوي مطالعه ترسره شوه.لکه څنګه چې په 10a شکل کې ښودل شوي، تجربوي ترتیب د پروګرام وړ DC بریښنا رسولو څخه جوړه وه چې د SMA تارونو ته د ولټاژ انپټ عرضه کړي.لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي.10b، د پیزو الیکٹرک فشار ګیج (PACEline CFT/5kN) د Graphtec GL-2000 ډیټا لوګر په کارولو سره د بلاک کولو ځواک اندازه کولو لپاره کارول شوی و.معلومات د کوربه لخوا د نورو مطالعې لپاره ثبت شوي.د فشار ګیجونه او چارج امپلیفیرونه د ولټاژ سیګنال تولید لپاره دوامداره بریښنا رسولو ته اړتیا لري.اړونده سیګنالونه د پیزو الیکٹرک ځواک سینسر او نورو پیرامیټرونو د حساسیت له مخې د بریښنا تولید ته بدلیږي لکه څنګه چې په 2 جدول کې تشریح شوي. کله چې د ولتاژ پلس پلي کیږي، د SMA تار د تودوخې درجه لوړیږي، د SMA تار د فشار سبب کیږي، چې د عمل کونکي په زور تولیدوي.د 7 V د ان پټ ولتاژ نبض پواسطه د عضلاتو د ځواک د تولید تجربې پایلې په انځور کې ښودل شوي.2a.
(a) په تجربه کې د SMA پر بنسټ خطي اکټیوټر سیسټم رامینځته شوی ترڅو د عمل کونکي لخوا رامینځته شوي ځواک اندازه کړي.د بار سیل د بلاک کولو ځواک اندازه کوي او د 24 V DC بریښنا رسولو لخوا پرمخ وړل کیږي.د GW Instek پروګرام وړ DC بریښنا رسولو په کارولو سره د کیبل په ټول اوږدوالي کې د 7 V ولتاژ ډراپ پلي شوی و.د SMA تار د تودوخې له امله راټیټیږي، او د حرکت وړ لاس د بار حجرې سره اړیکه نیسي او د بلاک کولو ځواک کاروي.د بار سیل د GL-2000 ډیټا لوګر سره وصل دی او ډاټا د نورو پروسس کولو لپاره په کوربه کې زیرمه کیږي.(b) ډیاګرام د عضلاتو ځواک اندازه کولو لپاره د تجربوي ترتیب د اجزاوو سلسله ښیي.
د شکل حافظه الیاژ د تودوخې انرژي لخوا هڅول کیږي ، نو د تودوخې درجه د شکل حافظې پیښې مطالعې لپاره یو مهم پیرامیټر کیږي.په تجربوي ډول، لکه څنګه چې په 11a انځور کې ښودل شوي، د تودوخې عکس العمل او د تودوخې اندازه کول په یو پروټوټایپ SMA-based divalerate actuator کې ترسره شوي.د پروګرام وړ DC سرچینې په تجربوي ترتیب کې د SMA تارونو ته د ان پټ ولټاژ پلي کول، لکه څنګه چې په 11b شکل کې ښودل شوي.د SMA تار د تودوخې بدلون په ریښتیني وخت کې د لوړ ریزولوشن LWIR کیمرې (FLIR A655sc) په کارولو سره اندازه شوی.کوربه د نورو وروسته پروسس کولو لپاره د معلوماتو ثبتولو لپاره د ResearchIR سافټویر کاروي.کله چې د ولتاژ نبض تطبیق شي، د SMA تار تودوخه لوړیږي، د SMA تار د کمیدو لامل کیږي.په انځر.شکل 2b د 7V ان پټ ولتاژ نبض لپاره د وخت په پرتله د SMA تار تودوخې تجربې پایلې ښیې.
د پوسټ وخت: سپتمبر-28-2022