Faafetai mo le asiasi ile Nature.com.O le su'esu'ega o lo'o e fa'aogaina e fa'atapula'aina le lagolago a le CSS.Mo le poto sili ona lelei, matou te fautuaina oe e te faʻaogaina se suʻesuʻega fou (pe faʻamalo le Faiga Faʻatasi i Internet Explorer).I le taimi nei, ina ia mautinoa le faʻaauauina o le lagolago, matou te tuʻuina atu le saite e aunoa ma sitaili ma JavaScript.
Actuators e faʻaaogaina i soʻo se mea ma fatuina le gaioiga faʻatonutonu e ala i le faʻaogaina o le malosi faʻamalosi saʻo poʻo le torque e faʻatino ai gaioiga eseese i le gaosiga ma le gaosiga o mea tau pisinisi.O le mana'omia mo ta'avale vave, la'ititi ma sili atu ona lelei o lo'o fa'auluina le fa'afouga i le fa'ata'ita'iga o le ta'avale.O ta'avale a le Shape Memory Alloy (SMA) e ofoina atu le tele o mea lelei nai lo ta'avale masani, e aofia ai le maualuga o le malosi-i-mamafa.I totonu o lenei faʻasalalauga, na fausia ai se faʻataʻitaʻiga faʻavae SMA e lua-fufulu e tuʻufaʻatasia ai le lelei o maso fulufulu o faiga faʻaola ma mea uiga ese o SMA.O lenei su'esu'ega e su'esu'e ai ma fa'alautele atu i le SMA actuators muamua e ala i le atina'eina o se fa'ata'ita'iga fa'a-matematika o le gaioio fou e fa'atatau i le bimodal SMA uaea fa'atulagaina ma fa'ata'ita'i.Pe a faatusatusa i taʻavale lauiloa e faʻavae i luga o le SMA, o le malosi faʻamalosi o le taʻavale fou e le itiiti ifo i le 5 taimi maualuga (e oʻo atu i le 150 N).O le pa'u mamafa tutusa e tusa ma le 67%.O fa'ai'uga o su'esu'ega ma'ale'ale o fa'ata'ita'iga fa'a-matematika e aoga mo le fa'aogaina o ta'iala o le mamanu ma le malamalama i ta'iala autu.O lenei suʻesuʻega o loʻo faʻaalia atili ai le tele-level Nth stage drive e mafai ona faʻaogaina e faʻaleleia atili ai le malosi.SMA-fa'avae dipvalerate muscle actuators e iai le tele o fa'aoga, mai le fauina o masini i le sa'o lelei o le tu'uina atu o vaila'au.
O faiga fa'aolaola, e pei o muscular structures o mammals, e mafai ona fa'agaoioi ai le tele o mea fa'apitoa1.O manu mama e eseese le fausaga o maso, e tofu ma se faamoemoega patino.Ae ui i lea, o le tele o le fausaga o maso maso mama e mafai ona vaevaeina i ni vaega lautele se lua.Fa'atasi ma peni.I totonu o le fa'a'au'au ma isi fa'amalulu, e pei ona ta'u mai e le igoa, o le musculature tutusa e iai alava maso e tutusa ma le tendon tutotonu.O le filifili o alava maso o lo'o laina i luga ma feso'ota'i fa'atino e ala feso'ota'i o lo'o siomia ai.E ui lava o nei maso e fai mai e tele naua tafaoga (pasene fa'apu'upu'u), o latou malosi atoa maso e matua fa'atapula'aina.I le eseesega, i le triceps calf muscle2 (lateral gastrocnemius (GL)3, medial gastrocnemius (GM) 4 ma soleus (SOL)) ma le extensor femoris (quadriceps) 5,6 pennate muscle tissue o loʻo maua i maso taʻitasi7.I totonu o se fausaga pine, o alava maso i musculature bipennate o loʻo i ai i itu uma e lua o le tendon tutotonu i tulimanu oblique (pinnate angles).Pennate e sau mai le upu Latina "penna", o lona uiga "peni", ma, e pei ona faaalia i le fig.1 e foliga pei o fulu.O alava o musele pennate e pupuu ma fa'ata'ita'i i le axis longitudinal o le maso.Ona o le fausaga o le pine, o le aotelega o le gaioiga o nei maso ua faʻaitiitia, lea e oʻo atu ai i vaega faʻasolosolo ma umi o le faʻapuupuuga.I le isi itu, o le faʻagaoioia o nei maso e oʻo atu ai i le maualuga maualuga o le malosi o maso ona o le auala e fuaina ai le vaega o le physiological cross sectional.O le mea lea, mo se vaega fa'alava ua tu'uina atu, o musele pennate o le a sili atu le malosi ma o le a fa'atupuina ai le malosi maualuga atu nai lo maso e tutusa alava.O malosi e fa'atupuina e alava ta'itasi e fa'atupuina ai le malosi maso i se tulaga macroscopic i totonu ole aano o maso.E le gata i lea, o loʻo i ai uiga faʻapitoa e pei o le faʻavave vave, puipuiga mai le faʻaleagaina o le tensile, cushioning.E suia ai le sootaga i le va o le fiber input ma le malosi o maso e ala i le faʻaogaina o uiga faʻapitoa ma le lavelave faʻataʻitaʻi o le faʻaogaina o le fiber e fesoʻotaʻi ma laina maso o gaioiga.
O loʻo faʻaalia ata faʻataʻitaʻiga o le SMA-based actuator designs e faʻatatau i se bimodal muscular architecture, mo se faʻataʻitaʻiga (a), e fai ma sui o le fegalegaleaiga o le malosi faʻaogaina lea o loʻo faʻapipiʻiina ai se masini faʻapipiʻi lima e faʻaogaina e SMA uaea i luga o se masini feaveaʻi e lua uili autonomous robot9,10., (b) fa'apolokalame fa'ata'amilomilo fa'atasi ma fa'afeagai SMA fa'apipi'i fa'amomoli fa'amu'amu.O le tulaga o le mata prosthetic e pulea e se faailo mai le musele mata o le mata11, (c) SMA actuators e lelei mo talosaga i lalo o le vai ona o le maualuga o le tali atu ma le maualalo o le bandwidth.I lenei faatulagaga, o loo faaaogaina le SMA actuators e fatu ai galugalu e ala i le simulating le gaoioiga o iʻa, (d) SMA actuators o loo faaaogaina e fatu ai se micro paipa asiasiga robot e mafai ona faaaoga le inisi aga mataupu faavae, pulea e le gaoioiga o uaea SMA i totonu o le ala 10, (e) faaalia le itu o le contraction alava maso ma le faatupuina o le malosi contractile i le gastrocnemius foliga o le maso uaea arranged, (f).
Actuators ua avea ma vaega taua o masini masini ona o le tele o latou faʻaoga.O le mea lea, o le manaʻomia mo taʻavale laiti, vave ma sili atu ona lelei e avea ma mea taua.E ui i lo latou lelei, o taʻavale masani ua faʻamaonia e taugata ma faʻaalu le taimi e tausia ai.O masini eletise ma pneumatic e lavelave ma taugata ma e mafai ona ofuina, lubrication faʻafitauli ma faʻaletonu vaega.I le tali atu i manaoga, o le taulaiga o le atinaʻeina o tau-lelei, sizing-optimized ma agaʻi atu actuators faʻavae i luga o mea atamai.O su'esu'ega fa'aauau o lo'o va'ava'ai i mea fa'apipi'i fa'ameamea (SMA) e fa'amalieina ai lea mana'oga.E tulaga ese le fa'atinoina o galuega fa'akomepiuta ona latou te tu'ufa'atasia le tele o fa'agaioiga tu'ufa'atasi i totonu o fa'ata'ita'i fa'ameamea fa'ata'ita'i fa'ata'atia e fa'aopoopoina ma fa'alautele galuega.I lenei tulaga, o le maso o le tagata o loʻo faʻamatalaina i luga o loʻo maua ai se faʻataʻitaʻiga sili ona lelei tele o ia gaioiga faʻasolosolo.O le suʻesuʻega o loʻo iai nei o loʻo faʻamatalaina ai se taʻavale SMA e tele-tulaga faʻatasi ma le tele o elemene taʻavale taʻitasi (uaea SMA) e faʻaogaina i le fiber orientations o loʻo i ai i maso bimodal, lea e faʻaleleia ai le faʻatinoga atoa o le taʻavale.
Ole fa'amoemoe autu ole fa'agaioiga ole fa'atupuina ole malosiaga fa'ainisinia e pei ole malosi ma le fa'aliliuina e ala ile fa'aliliuina ole malosi ole eletise.O mea e manatua ai foliga o se vasega o mea "atamai" e mafai ona toe faʻafoʻisia o latou foliga ile vevela maualuga.I lalo o le mamafa o uta, o le siʻitia o le vevela o le uaea SMA e taʻitaʻia ai le toe faʻaleleia o foliga, e mafua ai le maualuga o le malosi o le faʻaogaina o le malosi pe a faʻatusatusa i mea eseese faʻapipiʻi saʻo.I le taimi lava e tasi, i lalo o avega faʻainisinia, e faʻavaivaia SMA.I lalo o nisi tulaga, o se uta taamilomilo e mafai ona mitiia ma faʻasaʻo le malosi faʻainisinia, faʻaalia suiga o foliga hysteretic reversible.O nei mea uiga ese e lelei ai le SMA mo masini, faʻafefe faʻafefe aemaise lava faʻamalosi12.Faatasi ai ma lenei mea i le mafaufau, ua i ai le tele o suʻesuʻega i taʻavale a le SMA.E tatau ona maitauina o le SMA-based actuators ua mamanuina e tuʻuina atu le faʻaliliuga ma le rotary mo le tele o talosaga13,14,15.E ui lava ua atia'e nisi o mea fa'avili, ae e fiafia tele tagata su'esu'e i fa'agaioia laina.O nei gaioio laina e mafai ona vaevaeina i ni ituaiga e tolu o mea faagaioiga: tasi-dimensional, displacement ma differential actuators 16 .I le taimi muamua, na faia ai taʻavale hybrid faʻatasi ma SMA ma isi taʻavale masani.O se tasi o fa'ata'ita'iga o le SMA-based hybrid linear actuator o le fa'aogaina lea o se uaea SMA ma se afi DC e maua ai le malosi o le gaosiga e tusa ma le 100 N ma le tele o suiga17.
O se tasi o atinaʻe muamua i taʻavale faʻavae atoa ile SMA o le SMA parallel drive.I le fa'aogaina o le tele o uaea SMA, o le ta'avale tutusa a le SMA ua mamanuina e fa'ateleina ai le malosi o le ta'avale e ala i le tu'u tutusa uma o uaea SMA18.Feso'ota'iga tutusa o actuators e le gata e manaʻomia ai le tele o le mana, ae faʻatapulaʻaina foi le mana o le gaosiga o se uaea e tasi.O le isi fa'aletonu o le SMA fa'avae actuators o le utiuti o femalagaaiga e mafai ona latou ausia.Ina ia foia lenei faafitauli, na fausia ai se uila uaea SMA e iai se la'au fe'avea'i fe'avea'i e fa'atuputeleina ai le fe'avea'i ma maua ai le gaioio laina, ae e le'i fa'atupuina ai le malosi maualuga19.O fausaga vaivai ma ie mo robots e faʻavae i luga o faʻamaufaʻailoga faʻapipiʻi ua fausia muamua mo le faʻalauteleina o aʻafiaga20,21,22.Mo talosaga e mana'omia ai le saosaoa maualuga, ua fa'ailoa mai e fa'aoga pamu mamaiti e fa'aogaina ai SMA mo pamu mamaiti23.Ole taimi ole ta'avale ole ata manifinifi SMA membrane ose mea taua ile pulea ole saoasaoa ole aveta'avale.O le mea lea, o le SMA linear motors o loʻo i ai se tali sili atu le malosi nai lo le SMA spring poʻo le tootoo.O robotics vaivai ma tekonolosi faʻapipiʻi o isi faʻaoga e lua e faʻaogaina ai mea faʻavae SMA.Mo se fa'ata'ita'iga, e sui ai le mea fa'aoga masani o lo'o fa'aaogaina i le 25 N space clamp, na fausia ai se fa'ata'ita'iga u'amea fa'atusa fa'atusa 24.I se isi tulaga, o se SMA soft actuator na faʻapipiʻiina e faʻavae i luga o se uaea faʻatasi ma se matrix faʻapipiʻi e mafai ona maua ai le malosi o le tosoina o le 30 N. Ona o latou mea faʻainisinia, o loʻo faʻaaogaina foi SMA e gaosia ai gaioiga e faʻaalia ai mea faʻapitoa.O se tasi o ia atinaʻe e aofia ai se robot 12-cell o se biomimetic o se meaola e pei o le eleele ma SMA e faʻatupu ai se gaioiga sinusoidal i le afi26,27.
E pei ona taʻua muamua, o loʻo i ai se tapulaʻa i le maualuga o le malosi e mafai ona maua mai i le SMA-based actuators.Ina ia foia lenei mataupu, o lenei suʻesuʻega o loʻo tuʻuina atu ai se fausaga o maso bimodal biomimetic.Uunaia e foliga manatua uaea u'amea.E maua ai se faiga fa'avasegaga e aofia ai le tele o foliga manatua uaea u'amea.E oʻo mai i le taimi nei, e leai ni faʻataʻitaʻiga faʻavae SMA faʻatasi ma se fausaga tutusa na lipotia mai i tusitusiga.O lenei faiga faʻapitoa ma tala fou e faʻavae i luga o le SMA na atiaʻe e suʻesuʻe le amio a le SMA i le taimi o le faʻaogaina o maso bimodal.Pe a fa'atusatusa i masini fa'avae SMA o lo'o i ai, o le sini o lenei su'esu'ega o le fa'atupuina lea o le biomimetic dipvalerate actuator e fa'atupu ai le malosi maualuga atu i se voluma la'ititi.Pe a fa'atusatusa i ta'avale ta'avale ta'avale masani e fa'aaogaina i le HVAC fau fale ma fa'atonu faiga, o le fuafuaga a le SMA-based bimodal drive e fa'aitiitia ai le mamafa o le masini ta'avale e 67%.I le mea o loʻo mulimuli mai, o le faaupuga "muscle" ma le "drive" o loʻo faʻaaogaina e fesuiaʻi.O lenei suʻesuʻega e suʻesuʻeina le faʻataʻitaʻiga multiphysics o sea taʻavale.O amioga fa'ainisinia o ia faiga na su'esu'eina e ala i metotia fa'ata'ita'i ma au'ili'ili.Sa su'esu'eina atili le fa'asoaina o le malosi ma le vevela i se voluma fa'aulu o le 7 V. Mulimuli ane, na faia ai se su'esu'ega parametric ina ia malamalama atili i le va o ta'iala autu ma le malosi o le gaosiga.Mulimuli ane, ua va'aia fa'atonuga fa'aa'oa'oga ma fa'aa'ega fa'aa'oa'oga fa'aa'oa'oga e avea o se avanoa i le lumana'i mo fa'agaioiga e le fa'amaneta mo fa'aoga fa'apolofesa.E tusa ai ma taunuʻuga o suʻesuʻega ua taʻua i luga, o le faʻaogaina o se faʻataʻitaʻiga e tasi-laasaga e maua ai le malosi e le itiiti ifo i le fa i le lima taimi sili atu nai lo le faʻataʻitaʻiga a le SMA-based actuators.E le gata i lea, o le malosi lava lea e tasi na gaosia e le tele-level multi-level drive ua faʻaalia e sili atu i le sefulu taimi nai lo le masani a le SMA.O le su'esu'ega ona lipotia lea o fa'amaufa'ailoga autu e fa'aaoga ai su'esu'ega maaleale i le va o mamanu eseese ma fa'aoga fesuia'i.O le umi muamua o le uaea SMA (\(l_0\)), o le pine pine (\(\alpha\)) ma le numera o laina taʻitasi (n) i le manoa taʻitasi e iai se aʻafiaga leaga malosi i le tele o le malosi faʻamalosi.malosi, a'o le voltage fa'aofi (malosi) na fa'aalia e fa'amaopoopo lelei.
O le uaea SMA o lo'o fa'aalia ai foliga manatua (SME) o lo'o va'aia i le nickel-titanium (Ni-Ti) aiga o u'amea.E masani lava, e fa'aalia e SMA ni vaega e lua e fa'alagolago i le vevela: o se vaega maualalo o le vevela ma se vaega maualuga o le vevela.O vaega uma e lua e iai uiga faʻapitoa ona o le iai o fausaga tioata eseese.I le vaega austenite (vaega maualuga vevela) o loʻo i luga aʻe o le vevela suiga, o mea e faʻaalia ai le malosi maualuga ma e le lelei le faʻaleagaina i lalo o le uta.O le u'amea e amio e pei o le u'amea u'amea, o lea e mafai ai ona tatalia le maualuga o le mamafa o gaioiga.O le fa'aaogaina o lenei mea totino o fa'ameamea a le Ni-Ti, ua fa'apipi'i le uaea SMA e fai ai se mea fa'atino.O faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga talafeagai e atiaʻe e malamalama ai i le faʻainisinia autu o le amio vevela a SMA i lalo o le faʻaogaina o taʻaloga eseese ma geometries eseese.Na maua se maliliega lelei i le va o faʻataʻitaʻiga ma faʻamatalaga auʻiliʻili.
O se suʻesuʻega faʻataʻitaʻiga na faia i luga o le faʻataʻitaʻiga o loʻo faʻaalia i le Ata 9a e iloilo ai le faʻatinoga o se taʻavale bimodal e faʻavae i luga ole SMA.E lua o nei mea totino, o le malosi na faia e le taʻavale (malosi malosi) ma le vevela o le uaea SMA (SMA vevela), na fuaina faʻataʻitaʻiga.A'o fa'atupula'ia le eseesega o le voltage i le umi atoa o le uaea i le ta'avale, o le vevela o le uaea e fa'atupula'ia ona o le fa'avevela a le Joule.Na fa'aogaina le voluma fa'aoga i ta'amilosaga e lua 10-s (fa'aalia o togitogi mumu i le Ata 2a, b) fa'atasi ai ma le 15-s taimi fa'amafanafana i le va o ta'amilosaga ta'itasi.O le malosi o le poloka na fuaina i le faʻaaogaina o le piezoelectric strain gauge, ma o le tufatufaina o le vevela o le uaea SMA sa mataʻituina i le taimi moni e faʻaaoga ai se mea pueata LWIR maualuga maualuga faʻasaienisi (silasila i uiga o meafaigaluega o loʻo faʻaaogaina i le Laulau 2).o loʻo faʻaalia ai i le taimi o le eletise maualuga, o le vevela o le uaea e faʻatuputeleina monotonically, ae a leai se taimi e tafe, o le vevela o le uaea e faʻaauau pea ona pa'ū.I le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga o lo'o iai nei, o le vevela o le uaea SMA na pa'ū i le taimi o le malulu, ae o lo'o i luga a'e o le vevela.I luga o le fig.2e faʻaalia se ata o le vevela i luga o le uaea SMA na ave mai le mea pueata LWIR.I le isi itu, i le fig.2a o loʻo faʻaalia ai le malosi o le poloka e faʻatupuina e le masini taʻavale.Pe a sili atu le malosi o maso nai lo le malosi toe faʻaleleia o le tautotogo, o le lima faʻaogaina, e pei ona faʻaalia i le Ata 9a, e amata ona gaoioi.O le taimi lava e amata ai le gaioiga, e faʻafesoʻotaʻi le lima feaveaʻi ma le masini, ma maua ai se malosi o le tino, e pei ona faʻaalia i le ata.2c, o.Pe a latalata le maualuga o le vevela ile \(84\,^{\circ}\hbox {C}\), o le malosi aupito maualuga e matauina e 105 N.
O le kalafi o loʻo faʻaalia ai faʻataʻitaʻiga o le vevela o le uaea SMA ma le malosi na gaosia e le SMA-based bimodal actuator i le lua taamilosaga.E fa'aoga le voli fa'aoga i ta'amilosaga lua 10 lua (fa'aalia o togitogi mumu) fa'atasi ai ma le 15 sekone malūlū i le va o ta'amilosaga ta'itasi.O le uaea SMA faʻaaogaina mo suʻesuʻega o le 0.51 mm diameter Flexinol uaea mai Dynalloy, Inc. (a) O le kalafi o loʻo faʻaalia ai le malosi faʻataʻitaʻiga na maua i luga o le lua taamilosaga, (c, d) faʻaalia ai ni faʻataʻitaʻiga tutoʻatasi se lua o le gaioiga o le gaioiina o lima actuators i luga o se PACEline CFT/5kN piezoelectric force transducer, (b) o le kalafi atoa o loʻo faʻaalia ai le maualuga o le vevela o le SMA, (b) o le kalafi atoa o loʻo faʻaalia ai le maualuga o le vevela o le SMA. fa'aoga le FLIR ResearchIR software LWIR camera.O fa'ata'ita'iga fa'atusa e fa'atatau i fa'ata'ita'iga o lo'o tu'uina atu ile Laulau.tasi.
O faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o le faʻataʻitaʻiga o le matematika ma faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga e faʻatusatusaina i lalo o le tulaga o se voltage faʻaogaina o le 7V, e pei ona faʻaalia i le Fig.5.E tusa ai ma taunuʻuga o suʻesuʻega parametric ma ina ia aloese mai le faʻafefe o le uaea SMA, o le mana o le 11.2 W na tuʻuina atu i le actuator.Sa fa'aogaina se sapalai eletise DC e mafai ona fa'apolokalameina e tu'uina atu ai le 7V e pei o le volt input, ma o le 1.6A o lo'o i ai nei na fuaina i luga o le uaea.Le malosi e faʻatupuina e le taʻavale ma le vevela o le SDR faʻateleina pe a faʻaaogaina le taimi nei.Faʻatasi ai ma le eletise faʻapipiʻi o le 7V, o le maualuga o le malosi o le gaosiga e maua mai i faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga ma faʻataʻitaʻiga o le taamilosaga muamua o le 78 N ma le 96 N, i le faasologa.I le taamilosaga lona lua, o le malosi aupito maualuga o le faʻataʻitaʻiga ma faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o le 150 N ma le 105 N, i le faasologa.O le eseesega i le va o fua o le malosi occlusion ma faʻamatalaga faʻataʻitaʻiga atonu e mafua mai i le auala na faʻaaogaina e fua ai le malosi occlusion.O i'uga fa'ata'ita'iga o lo'o fa'aalia ile fig.5a e fetaui ma le fuaina o le malosi loka, lea na fuaina pe a faʻafesoʻotaʻi le taʻavale taʻavale ma le PACEline CFT / 5kN piezoelectric force transducer, e pei ona faʻaalia i le fig.2s.O le mea lea, pe a le faʻafesoʻotaʻi le taʻavale taʻavale ma le faʻamalosi malosi i le amataga o le sone malulu, o le malosi e vave ona avea ma zero, e pei ona faʻaalia i le Ata 2d.E le gata i lea, o isi faʻamaufaʻailoga e aʻafia ai le faʻavaeina o le malosi i taamilosaga mulimuli ane o tau o le taimi malulu ma le coefficient o le faʻafefe o le vevela i le taamilosaga muamua.Mai le fig.2b, e mafai ona iloa ina ua maeʻa le 15 taimi malulu lona lua, e leʻi oʻo le uaea SMA i le vevela o le potu ma o lea na maualuga ai le vevela muamua (\ (40 \, ^ {\ circ } \ hbox {C} \)) i le taamilosaga lona lua faʻatusatusa i le taamilosaga muamua (\ (25 \, ^ {\ circ} \ hbox {C} \)).O le mea lea, pe a faʻatusatusa i le taamilosaga muamua, o le vevela o le uaea SMA i le taimi o le taamilosaga faʻavevela lona lua e oʻo atu i le vevela muamua o le austenite (\ (A_s \)) muamua ma tumau i le vaitaimi o suiga umi, e mafua ai le atuatuvale ma le malosi.I le isi itu, o le tufatufaina o le vevela i le taimi o le vevela ma le malulu e maua mai i suʻesuʻega ma faʻataʻitaʻiga e maualuga lona tulaga tutusa i faʻataʻitaʻiga mai suʻesuʻega thermographic.Su'esu'ega fa'atusatusa o fa'amatalaga vevela uaea SMA mai fa'ata'ita'iga ma fa'ata'ita'iga na fa'aalia ai le tumau i le taimi o le fa'avevela ma le mālūlū ma i totonu o fa'apalepale talia mo fa'amatalaga fa'ata'ita'iga.O le maualuga o le vevela o le uaea SMA, maua mai i'uga o fa'ata'ita'iga ma fa'ata'ita'iga o le ta'amilosaga muamua, o le \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) ma le \(75\,^{\circ }\hbox {C }\, i le faasologa), ma i le taamilosaga lona lua o le maualuga o le vevela o le SMA uaea o le \(94\,^) {\circ }3,^ {\circ }3, ma le {\circ }3. C}\).O le fa'ata'ita'iga fa'avae fa'avae e fa'amaonia ai le a'afiaga o le fa'aogaina o foliga manatua.O le matafaioi o le vaivai ma le vevela e leʻi mafaufauina i lenei iloiloga.I le lumanaʻi, o le a faʻaleleia le faʻataʻitaʻiga e aofia ai le tala faʻasolopito o le uaea SMA, e sili atu ona talafeagai mo talosaga faʻainisinia.O le malosi o le gaosiga o le taʻavale ma le SMA vevela poloka na maua mai le poloka Simulink o loʻo i totonu o le faʻatagaina faʻatagaina o faʻamatalaga faʻataʻitaʻiga i lalo o le tulaga o se pulupulu eletise eletise o le 7 V. O lenei mea e faʻamaonia ai le saʻo ma le faʻamaoni o le faʻataʻitaʻiga o le matematika.
O le faʻataʻitaʻiga o le matematika na atiaʻe i le MathWorks Simulink R2020b siʻosiʻomaga e faʻaaoga ai faʻataʻitaʻiga autu o loʻo faʻamatalaina i le vaega Metotia.I luga o le fig.3b o loʻo faʻaalia ai se poloka poloka o le Simulink math model.O le faʻataʻitaʻiga na faʻataʻitaʻiina mo le 7V faʻapipiʻi eletise eletise e pei ona faʻaalia i le Ata 2a, b.O tau o faʻataʻitaʻiga o loʻo faʻaaogaina i le faʻataʻitaʻiga o loʻo lisiina i le Laulau 1. O taunuʻuga o le faʻataʻitaʻiga o faiga faʻasolosolo o loʻo tuʻuina atu i Ata 1 ma 1. Ata 3a ma le 4. I le fig.4a,b o loʻo faʻaalia ai le voltage faʻaosoina i le uaea SMA ma le malosi na faʻatupuina e le gaioiga o se galuega o le taimi. I le taimi o suiga faafeagai (faavevela), pe a le SMA uaea vevela, \(T <A_s^ {\ prime} \) (stress-suia austenite vaega amata vevela), le fua faatatau o le suiga o vaega vaega martensite voluma (\(\dot{\xi}\)) o le a zero. I le taimi o suiga faafeagai (faavevela), pe a vevela uaea SMA, \(T <A_s^ {\ prime} \) (stress-suia austenite vaega amata vevela), le fua faatatau o le suiga o vaega vaega martensite voluma (\(\dot{\ xi }\)) o le a zero. Во время обратного превращения (нагрева), когда температура проволоки SMA, \(T <A_s^ {\prime}\) жением), скорость изменения объемной доли мартенсита (\(\dot{\ xi }\)) будет равно нулю. I le taimi o le suiga faafeagai (faavevela), pe a le vevela o le uaea SMA, \(T <A_s^{\ prime}\) (stress-modified austenite amata vevela), le fua faatatau o le suiga o le vaega vaega martensite voluma (\(\dot{\ xi }\ )) o le a zero.在反向转变（加热）过程中，当SMA 线温度\(T < A_s^{\prime}\)（应力修正奥氏体小相，水度体体积分数的变化率（\(\dot{\ xi }\)) 将为零。在 反向 转变 （加热） 中 ， 当 当 当 线 温度 \ (t
(a) I'uga fa'ata'ita'iga o lo'o fa'aalia ai le tufatufaina atu o le vevela ma le vevela fa'aoso fa'aoso fa'aoso i totonu ole fa'agaioia divalerate fa'avae SMA.Pe a sopoia e le vevela uaea le vevela suiga austenite i le tulaga faavevela, e amata ona faateleina le vevela suiga austenite suia, ma faapena foi, pe a laasia le vevela uaea uaea le vevela suiga martensitic i le tulaga cooling, faaitiitia le vevela suiga martensitic.SMA mo faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o le faʻagasologa o gaioiga.(Mo se faʻamatalaga auiliili o subsystem taʻitasi o se faʻataʻitaʻiga Simulink, vaʻai i le vaega faʻaopoopo o le faila faaopoopo.)
O fa'ai'uga o le su'esu'ega mo fa'asoa fa'asologa eseese o lo'o fa'aalia mo ta'amilosaga se lua o le 7V fa'aulu eletise (10 lua lua fa'amafanafana ma le 15 lua fa'amalo i lalo).A'o (ac) ma le (e) o lo'o fa'aalia ai le tufatufaga i le taimi, i le isi itu, (d) ma le (f) fa'aalia le tufatufaina ma le vevela.Mo tulaga faʻaoga taʻitasi, o le maualuga o le mamafa o loʻo matauina o le 106 MPa (itiiti ifo i le 345 MPa, o le malosi e maua ai le uaea), o le malosi o le 150 N, o le maualuga maualuga o le 270 µm, ma le vaega pito i lalo ole volume martensitic o le 0.91.I le isi itu, o le suiga o le atuatuvale ma le suiga o le vaega vaega o le martensite ma le vevela e tutusa ma uiga hysteresis.
O le faʻamatalaga lava lea e tasi e faʻatatau i le suiga tuusaʻo (cooling) mai le austenite vaega i le vaega martensite, lea o le SMA uaea vevela (T) ma le vevela iuga o le faʻamamafa-suia vaega martensite (\ (M_f ^ {\ prime} \ )) e sili ona lelei.I luga o le fig.4d, f o loʻo faʻaalia ai le suiga i le faʻamalosia o le mamafa (\ (\ sigma \)) ma le vaega vaega o le martensite (\ (\ xi \)) i le uaea SMA o se galuega o le suiga i le vevela o le uaea SMA (T), mo taʻavale uma e lua.I luga o le fig.O le ata 3a o loʻo faʻaalia ai le suiga o le vevela o le uaea SMA i le taimi e faʻatatau i le pulupulu eletise ulufale.E pei ona mafai ona iloa mai le ata, o le vevela o le uaea o loʻo faʻaauau pea ona faʻatuputeleina e ala i le tuʻuina atu o se puna vevela ile zero voltage ma mulimuli ane faʻamafanafanaina.I le taimi o le vevela, o le toe suia o le martensite i le austenite vaega e amata pe a oʻo i le SMA uaea vevela (T) laasia le stress-faʻasaʻo austenite vevela nucleation (\(A_s^{\prime}\)).I le taimi lea, o le SMA uaea e faʻapipiʻiina ma faʻatupuina le malosi.I le taimi foi o le malulu, pe a laasia e le vevela o le uaea SMA (T) le vevela o le nucleation o le vaega o le martensite faʻafefeteina (\ (M_s ^ {\ prime} \)) o loʻo i ai se suiga lelei mai le vaega austenite i le vaega martensite.fa'aitiitia le malosi o le ta'avale.
O vaega taua tele o le bimodal drive e faʻavae i luga o le SMA e mafai ona maua mai iʻuga faʻataʻitaʻiga.I le tulaga o le faʻaogaina o le eletise, o le vevela o le uaea SMA e faʻatuputeleina ona o le faʻavevela a le Joule.O le tau muamua o le vaega o le voluma martensite (\(\xi\)) ua seti i le 1, talu ai o le mea muamua o loʻo i totonu o se vaega martensitic atoatoa.A'o fa'aauau pea le vevela o le uaea, o le vevela o le uaea SMA e sili atu i le fa'asa'oina o le vevela austenite nucleation \(A_s^{\prime}\), e mafua ai le fa'aitiitia o le vaega o le voluma martensite, e pei ona fa'aalia i le Ata 4c.E le gata i lea, i le fig.4e o loʻo faʻaalia ai le tufatufa atu o taʻavale a le mea faʻamalosi i le taimi, ma i le fig.5 - faʻamalosi malosi e pei o se galuega o le taimi.O se faiga fa'atatau o fa'atusa e aofia ai le vevela, vaega vaega o le voluma martensite, ma le fa'amamafa e tupu a'e i totonu o le uaea, e mafua ai le fa'aitiitia o le uaea SMA ma le malosi e fa'atupuina e le mea fa'atino.E pei ona faaalia i le fig.4d,f, fesuiaiga o le voltage ma le vevela ma le martensite voluma vaevaega fesuiaiga ma le vevela e fetaui ma uiga hysteresis o le SMA i le faʻataʻitaʻiga i le 7 V.
Fa'atusatusaga o ta'avale ta'avale na maua e ala i fa'ata'ita'iga ma fa'atatauga fa'atatau.O uaea na tu'uina atu i se voluma fa'aulu o le 7 V mo le 10 sekone, ona fa'amalieina lea mo le 15 sekone (vaega malulu) i luga o le lua taamilosaga.O le pine pine ua seti i le \(40^{\circ}\) ma o le umi muamua o le uaea SMA i vae tasi pine taitasi ua seti i le 83mm.(a) Fuaina o le malosi fa'aola i se uta uta (b) Mata'ituina le vevela o le uaea i se mea pu'e pu'e pu'e vevela.
Ina ia malamalama i le aʻafiaga o mea faʻaletino i luga o le malosi na gaosia e le taʻavale, na faia ai se suʻesuʻega o le maaleale o le faʻataʻitaʻiga o le matematika i faʻataʻitaʻiga faaletino filifilia, ma faʻavasegaina faʻasologa e tusa ai ma a latou faatosinaga.Muamua, o le faʻataʻitaʻiga o faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga na faia i le faʻaaogaina o faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga na mulimulitaʻi i le tufatufaina tutusa (silasila i le Vaega Faaopoopo i luga o le Suʻesuʻega Faʻamatalaga).I lenei tulaga, o le faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga e aofia ai le eletise ulufale (\ (V_ {i} \)), le umi o le uaea SMA muamua (\ (l_0 \)), tafatolu tafatolu (\ (\ alpha \)), faʻaituau tautotogo tumau (\ ( K_x \ )), o le convective convective fesiitaiga o le vevela (\ (h_T \)) ma le numera o lala unimodal (n).I le isi laasaga, o le maualuga o le malosi o maso na filifilia e avea o se suʻesuʻega suʻesuʻega manaʻomia ma o aʻafiaga parametric o seti taʻitasi o fesuiaiga i le malosi na maua.O fa'ailoga asiosio mo le su'esu'ega o le maaleale na maua mai i fa'atasiga fa'atasi mo ta'iala ta'itasi, e pei ona fa'aalia i le Ata 6a.
(a) O faʻatusatusaga faʻatusatusaga o faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga ma o latou aʻafiaga i le maualuga o le malosi o le gaosiga o le 2500 vaega tulaga ese o faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o loʻo faʻaalia i totonu o le asiosio.O le kalafi o lo'o fa'aalia ai le fa'avasegaga o fa'ailoga e tele.E manino lava o le \(V_{in}\) e na o le pau lea o le parakalafa e iai le fa'amaopoopo lelei, ma le \(l_0\) o le fa'amaufa'ailoga e sili ona maualuga le fa'atasiga leaga.O le a'afiaga o ta'iala eseese i tu'ufa'atasiga 'ese'ese i luga o le maualuga o maso malosi o lo'o fa'aalia i le (b, c).\(K_x\) e amata mai i le 400 i le 800 N/m ma le n e amata mai i le 4 i le 24. Voltage (\(V_{in}\)) suia mai le 4V i le 10V, umi uaea (\(l_{0 } \)) suia mai le 40 i le 100 mm, ma le si'usi'u (\) \ 0 le si'usi'u (\) \ .
I luga o le fig.O le 6a o loʻo faʻaalia ai se asiosio o faʻatusatusaga faʻatusatusaga eseese mo parakalafa taʻitasi ma manaʻoga maualuga o le malosi o le mamanu.Mai le fig.6a e mafai ona iloa o le voltage parameter (\(V_{i}\)) e fesoʻotaʻi saʻo i le maualuga o le malosi o le gaosiga, ma o le convective convective transfer coefficient (\ (h_T \)), angle mumu (\ ( \ alpha \)), faʻafefete faʻagata tautotogo ( \ (K_x \)) o loʻo fesoʻotaʻi faʻatasi ma le malosi o le gaosiga ma le numera muamua (\) (l) o le numera muamua o le SMA (\) malosi fa'afeagai fa'afeagai I le tulaga o le fa'amaopoopo tu'usa'o I le tulaga o le maualuga o le tau o le fa'asoa fa'atasi o le voltage (\(V_ {in}\)) o lo'o fa'aalia ai o lenei parakalafa e sili lona a'afiaga i le gaosiga o le eletise.O le isi su'esu'ega fa'atusa e fuaina ai le maualuga o le malosi e ala i le iloiloina o le a'afiaga o ta'iala 'ese'ese i tu'ufa'atasiga 'ese'ese o avanoa fa'akomepiuta e lua, e pei ona fa'aalia i le Ata 6b, c.O le \(V_{in}\) ma le \(l_0\), \(\alpha\) ma le \(l_0\) e tutusa uma mamanu, ma o le kalafi o lo'o fa'aalia ai o le \(V_{in}\) ma le \(\alpha\ ) ma le \(\alpha\) e tutusa lava mamanu.O tau laiti ole \(l_0\) e maua ai le maualuga maualuga o malosiaga.O isi fasi fanua e lua o lo'o ogatasi ma le Ata 6a, o le n ma le \(K_x\) o lo'o feso'ota'i leaga ma le \(V_{in}\) o lo'o feso'ota'i lelei.O lenei au'ili'iliga e fesoasoani i le fa'amalamalamaina ma le fetu'una'i o ta'iala fa'aa'afia e mafai ai ona fa'afetaui le malosi o le gaosiga, ta'avale ma le lelei o le fa'aogaina o le ta'avale i mana'oga ma le fa'aogaina.
O galuega su'esu'e i le taimi nei e fa'alauiloa ma su'esu'e ai ta'avale fa'atonu ma tulaga N.I se fa'atonuga e lua-tulaga, e pei ona fa'aalia i le Ata 7a, lea nai lo le uaea SMA ta'itasi o le tulaga muamua, e maua ai se fa'atulagaga bimodal, e pei ona fa'aalia i le fig.9e.I luga o le fig.O le 7c o loʻo faʻaalia ai le faʻafefe o le uaea SMA i se lima faʻaogaina (lima fesoasoani) e naʻo le alu i le itu umi.Peita'i, o lo'o fa'aauau pea le gaioi o le lima fa'agaoioi i le faiga lava lea e tasi e pei o le lima fa'agaoioi o le vaega muamua o le fa'agaoioiga fa'atele.E masani lava, o le N-stage drive e faia e ala i le suiina o le \(N-1\) tulaga SMA uaea i se taavale tulaga muamua.O le i'uga, e fa'ata'ita'i lala ta'itasi i le ta'avale la'asaga muamua, se'i vaganā ai le lala o lo'o umia le uaea lava ia.I lenei auala, e mafai ona fausia ni fausaga faʻapipiʻi e fatuina ai malosiaga e tele taimi e sili atu nai lo le malosi o taʻavale muamua.I lenei su'esu'ega, mo la'asaga ta'itasi, o le umi o le uaea SMA aoga o le 1 m na fa'atatauina, e pei ona fa'aalia i le fa'asologa i le Ata 7d.O le taimi nei e ala i uaea ta'itasi i mamanu unimodal ta'itasi ma le fa'auluuluga ma le voltage i vaega ta'itasi uaea SMA e tutusa i tulaga ta'itasi.E tusa ai ma la tatou faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga, o le malosi o le gaosiga e fetaui lelei ma le maualuga, aʻo le faʻaogaina e le lelei.I le taimi lava e tasi, sa i ai se fefaʻatauaʻiga i le va o le faʻafefe ma le malosi o maso.E pei ona vaaia i le fig.7b, a'o maua le malosi aupito maualuga i le numera tele o laulau, o le suiga tele e matauina i le pito pito i lalo.Ina ua setiina le maualuga o le fa'auluuluga i le \(N=5\), na maua ai le malosi maualuga o maso o le 2.58 kN ma le 2 ta'i na matauina \(\upmu\)m.I le isi itu, o le taʻavale laʻasaga muamua e maua ai le malosi o le 150 N i le paʻu o le 277 \(\upmu\)m.E mafai ona fa'ata'ita'iina maso fa'aletino e fa'avae i luga o fa'amea fa'amanatu fa'atusa e mafai ona fa'atupuina le malosi maualuga ma le sa'o ma le lelei o gaioioiga.O tapula'a o lenei mamanu fa'aitiiti e fa'apea a fa'atupula'ia le fa'auluuluga, e matua fa'aitiitia le gaioiga ma fa'atupula'ia le lavelave o le gaosiga o le gaosiga.
(a) E lua-laasaga (\(N=2\)) fa'apipi'iina foliga fa'amana'o fa'a'au'au fa'agaoioi laina fa'aalia o lo'o fa'aalia i se fa'atulagaga bimodal.O le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga e maua e ala i le suiina o le uaea SMA i le la'asaga muamua o lo'o fa'apipi'iina i le isi la'asaga e tasi.(c) Fa'aletonu le fa'atulagaina o le la'asaga lona lua o le fa'agaoioiga fa'apipi'i.(b) O le tufatufaina o malosiaga ma suiga e faalagolago i le numera o tulaga o loʻo faʻamatalaina.Ua maua o le maualuga o le malosi o le actuator e fetaui lelei ma le fua faʻatatau i luga o le kalafi, ae o le taʻavale e le lelei faʻatasi ma le fua faʻatatau.O le taimi nei ma muamua-voltage i uaea taitasi e tumau pea i tulaga uma.(o) O lo'o fa'aalia i le laulau le numera o paipa ma le umi o le uaea SMA (fiber) i tulaga ta'itasi.O uiga o uaea o loʻo faʻaalia e le faʻasino 1, ma o le numera o lala lona lua (tasi e fesoʻotaʻi ma le vae muamua) o loʻo faʻaalia e le numera tele i le subscript.Mo se fa'ata'ita'iga, ile la'asaga 5, \(n_1\) o lo'o fa'atatau i le numera o uaea SMA o lo'o iai i fausaga ta'itasi ta'itasi, ma le \(n_5\) e fa'atatau i le numera o vae fesoasoani (tasi e feso'ota'i i le vae autu).
O auala eseese ua fa'atulagaina e le tele o tagata su'esu'e e fa'ata'ita'i le amio a SMA ma foliga manatua, lea e fa'alagolago i mea tau thermomechanical e fa'atasi ma suiga o le macroscopic i le fausaga tioata e feso'ota'i ma le suiga o vaega.O le fa'atulagaina o metotia fa'avae e matua lavelave.O le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'i e masani ona fa'aaogaina o lo'o tu'uina mai e Tanaka28 ma e fa'aaogaina lautele i fa'ainisinia.O le faʻataʻitaʻiga faʻapitoa na tuʻuina mai e Tanaka [28] e manatu o le vaega vaega o le martensite o se galuega faʻapitoa o le vevela ma le atuatuvale.Mulimuli ane, na tuʻuina atu e Liang ma Rogers29 ma Brinson30 se faʻataʻitaʻiga lea na faʻapea ai le faʻagasologa o suiga o vaega o se galuega faʻaogaina o le voltage ma le vevela, faʻatasi ai ma sina suiga i le faʻataʻitaʻiga.O Becker ma Brinson na fa'atūina se fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'i fa'ata'ita'iga e fa'ata'ita'i ai le amio a mea a le SMA i lalo ole fa'atonuga ole uta fa'apea ma vaega o suiga.O lo'o fa'aogaina e Banerjee32 le metotia fa'agaioiga fa'ata'ita'iga a Bekker ma Brinson31 e fa'atusa ai se tikeri e tasi o le sa'olotoga manipulator na atia'e e Elahinia ma Ahmadian33.O metotia kinetic e faʻavae i luga o faʻataʻitaʻiga o vaega, lea e amanaʻia ai le suiga e le monotonic i le voltage ma le vevela, e faigata ona faʻatinoina i faʻainisinia talosaga.Elakhinia ma Ahmadian e tosina atu le mafaufau i nei faaletonu o faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻi o loʻo i ai nei ma tuʻuina atu se faʻataʻitaʻiga faʻalautele faʻataʻitaʻiga e faʻavasega ma faʻamalamalamaina le amio mafaufau i lalo o soʻo se tulaga lavelave uta.
O le faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o le uaea SMA e tuʻuina atu ai le mamafa (\(\sigma\)), faʻamaʻi (\(\epsilon\)), vevela (T), ma vaega vaega o le voluma martensite (\(\ xi \)) o le uaea SMA.O le faʻataʻitaʻiga faʻapitoa faʻapitoa na muamua faʻatulagaina e Tanaka28 ma mulimuli ane faʻaaogaina e Liang29 ma Brinson30.O le fa'asologa o le fa'atusa e iai le fomu:
lea E o le vaega faalagolago SMA Young modulus maua mai le \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi)E_A\) ma le \(E_A\) ma le \(E_M\) e fai ma sui o Young modulus o austenitic ma martensitic vaega, faasologa, ma o le coefficient o le faalauteleina vevela o loʻo faʻatusalia e _T (\ theta).Ole vaega ole suiga ole vaega ole \(\Omega = -E \epsilon _L\) ma le \(\epsilon _L\) o le pito maualuga lea e mafai ona toe maua i le uaea SMA.
O le fa'asologa o le fa'asologa o vaega e fetaui lelei ma le galuega fa'akosina na fausia e Liang29 ma mulimuli ane fa'aaogaina e Brinson30 nai lo le galuega fa'aopoopo na fa'atulaga e Tanaka28.O le faʻataʻitaʻiga o le suiga o le vaega o se faʻaopoopoga o le faʻataʻitaʻiga na tuʻuina mai e Elakhinia ma Ahmadian34 ma faʻaleleia e faʻavae i luga o tulaga suiga o vaega na tuʻuina atu e Liang29 ma Brinson30.O tu'utu'uga o lo'o fa'aogaina mo lenei fa'ata'ita'iga suiga o vaega e aoga i lalo o uta lavelave o le thermomechanical.I taimi taʻitasi, o le tau o le vaega vaega o le martensite e faʻatatauina pe a faʻataʻitaʻiina le faʻatusatusaga faʻavae.
O le fa'asologa o le toe suia, fa'aalia i le suiga o le martensite i le austenite i lalo o tulaga fa'avevela, e fa'apea:
lea o le \(\xi\) o le vaega vaega voluma o martensite, \(\xi _M\) o le vaega vaega voluma o martensite maua a'o le'i faavevela, \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\), \ ( \displaystyle b_A = -a_A/C_A\) ma \(C_A\) - curve appro, T_A\) – curve appro, T_A\) ma \(C_A\) – curve appro, T_A\) ) - amataga ma le faaiuga o le vaega austenite, i le faasologa, vevela.
O le fa'atusa fa'atonuga o suiga, fa'atusalia i le suiga o vaega o le austenite i le martensite i lalo o tulaga malulu, o le:
lea o le \(\xi _A\) o le vaega vaega voluma o martensite maua a'o le'i mālūlūina, \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) ma \ ( C_M \) – curve fiting parameters, T – SMA vevela vevela, ma \(M_s\) mālūlū mulimuli.
A uma ona fa'avasega fa'atusatusaga (3) ma le (4), ona fa'afaigofieina loa lea o fa'asologa fa'aliliuga fa'afeagai ma sa'o i le fomu nei:
I le taimi o suiga agai i luma ma tua \(\eta _{\sigma}\) ma \(\eta _{T}\) ave tau eseese.O fa'atusa fa'avae e feso'ota'i ma le \(\eta _{\sigma}\) ma le \(\eta _{T}\) na maua mai ma fa'atalanoaina auiliili i se vaega fa'aopoopo.
O le malosi vevela e manaʻomia e siitia ai le vevela o le uaea SMA e sau mai le aafiaga faʻavevela Joule.O le malosi vevela e mitiia pe faʻamalolo e le SMA uaea o loʻo faʻatusalia e le vevela vevela o suiga.O le gau o le vevela i le uaea SMA e mafua ona o le faʻamalosi faʻamalosi, ma tuʻuina atu le aʻafiaga o le vevela, o le paleni paleni o le vevela e faʻapea:
O fea \(m_{uaea}\) o le aofaiga atoa o le uaea SMA, \(c_{p}\) o le malosi vevela faapitoa o le SMA, \(V_{i}\) o le voltage faʻaaogaina i le uaea, \ (R_{ohm} \ ) - vaega faʻalagolago i le tetee SMA, faʻamatalaina;\(R_{ohm} = (l/A_{cross})[\xi r_M + (1-\xi)r_A]\) lea \(r_M\) ma \(r_A\) o le SMA vaega resistivity i martensite ma austenite, faasologa, \(A_{c}\) o le vaega i luga o le SMA uaea, \(\Delta H alloy.O le vevela latent o le suiga o le uaea, T ma \ (T_ {\ infty} \) o le vevela o le uaea SMA ma le siosiomaga, faasologa.
A fa'agaoioia se uaea e manatua ai foliga, oomi le uaea, ma maua ai se malosi i lala ta'itasi o le mamanu bimodal e ta'ua o le fiber force.O malosi o alava i manoa ta'itasi o le uaea SMA e fa'atupuina ai le malosi maso e fa'agaoioi ai, e pei ona fa'aalia i le Ata 9e.Ona o le i ai o se tautotogo faʻaituau, o le aofaʻi o maso malosi o le Nth multilayer actuator o le:
Suia \(N = 1\) i le fa'atusa (7), e mafai ona maua le malosi maso o le la'asaga muamua bimodal drive prototype e pei ona taua i lalo:
o le n o le numera o vae unimodal, \(F_m\) o le malosi maso e gaosia e le taavale, \(F_f\) o le malosi alava i le uaea SMA, \(K_x\) o le faʻaituau malo.tautotogo, \ (\ alpha \) o le tulimanu o le tafatolu, \ (x_0 \) o le uluai offset o le puna faʻaituau e taofi le uaea SMA i le tulaga muamua-tensioned, ma \ (\ Delta x \) o le malaga actuator.
Le aofaʻi o le faʻaogaina poʻo le gaioiga o le taʻavale (\ (\ Delta x \)) e faʻatatau i le voltage (\ (\ sigma \)) ma le faʻamalosi (\ (\ epsilon \)) i luga o le uaea SMA o le Nth stage, ua seti le taʻavale i (vaʻai Fig. vaega faaopoopo o le gaosiga):
O le kinematic equation e maua ai le sootaga i le va o le faʻaleagaina o le taʻavale (\(\epsilon\)) ma le faʻafefe poʻo le faʻafefe (\(\Delta x\)).O le deformation o le uaea Arb o se galuega o le umi uaea muamua Arb (\(l_0\)) ma le umi uaea (l) i soo se taimi t i se lala unimodal e faapea:
lea e maua ai \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) e ala i le fa'aogaina o le fua fa'atatau o le cosine i le \(\Delta\)ABB ', e pei ona fa'aalia i le Ata 8. Mo le ta'avale la'asaga muamua (\(N = 1), \(N = 1), \(N = 1), \(N = 1). \(\alpha _1\) o le \(\alpha \) e pei ona fa'aalia i le Ata 8, e ala i le fa'avasegaina o le taimi mai le Fa'atusa (11) ma suia le tau o le l, e mafai ona tusia le fua fa'atatau e pei o:
lea \ (l_0 \) o le umi muamua o le uaea SMA, l o le umi o le uaea i soo se taimi t i le tasi lala unimodal, \ (\ epsilon \) o le deformation atiina ae i le uaea SMA, ma \ (\ alpha \) o le tulimanu o le tafatolu , \ (\ Delta x \) o le taavale offset (e pei ona faaalia i le Ata 8).
O fausaga uma n tasi-peak (\(n=6\) i lenei ata) o lo'o feso'ota'i fa'asologa ma le \(V_{in}\) e pei o le voluma ulufale.Laasaga I: Fa'ata'ita'iga ata o le uaea SMA i se fa'atulagaga bimodal i lalo ole tulaga ole voltage Vaega II: O se fausaga fa'atonutonu o lo'o fa'aalia i le mea o lo'o fa'apipi'i ai le uaea SMA ona o le liliu fa'afeagai, e pei ona fa'aalia i le laina mumu.
I le avea o se faʻamaoniga o manatu, na fausia ai se taʻavale bimodal e faʻavae SMA e faʻataʻitaʻi ai le faʻataʻitaʻiina o faʻataʻitaʻiga o faʻataʻitaʻiga faʻavae ma faʻataʻitaʻiga iʻuga.O le ata CAD o le bimodal linear actuator o loʻo faʻaalia i le fig.9a.I le isi itu, i le fig.9c o loʻo faʻaalia ai se mamanu fou ua faʻatulagaina mo se fesoʻotaʻiga prismatic rotational e faʻaaoga ai le lua-vaalele SMA-faʻavae actuator ma se fausaga bimodal.O vaega ta'avale sa fa'aogaina e fa'aaoga ai mea fa'aopoopo i luga o le lomitusi Ultimaker 3 Extended 3D.O mea o lo'o fa'aaogaina mo le lolomiina 3D o vaega o le polycarbonate lea e talafeagai mo mea e fa'afefe vevela aua e malosi, umi ma e maualuga le vevela o le suiga o tioata (110-113 \(^{\circ }\) C).E le gata i lea, o le Dynalloy, Inc. Flexinol shape memory alloy wire na faʻaaogaina i faʻataʻitaʻiga, ma o meafaitino e fetaui ma le Flexinol uaea sa faʻaaogaina i faʻataʻitaʻiga.E tele uaea SMA o lo'o fa'atulagaina e pei o alava o lo'o i ai i se fa'atulagaga bimodal o maso e maua ai le malosi maualuga e gaosia e fa'agaioia multilayer, e pei ona fa'aalia i le Ata 9b, d.
E pei ona fa'aalia i le Ata 9a, o le tulimanu mata'utia e faia e le uaea SMA e ta'ua o le tulimanu (\(\alpha\)).Faatasi ai ma faʻamau faʻamau faʻapipiʻi i le agavale ma le taumatau, o le SMA uaea o loʻo uʻu i le tulimanu bimodal e manaʻomia.O le masini puna fa'aituau o lo'o umia i luga o le feso'ota'iga tautotogo ua mamanuina e fetu'una'i vaega fa'alautele fa'aituau tautotogo e tusa ai ma le numera (n) o alava SMA.E le gata i lea, o le nofoaga o vaega feʻaveaʻi ua mamanuina ina ia faʻaalia le uaea SMA i le siosiomaga i fafo mo le faʻamalosia faʻamalosi.O papatusi pito i luga ma lalo ole fa'apotopotoga e mafai ona tatala e fesoasoani e fa'amalieina le uaea SMA ma tipi 'ese'ese ua fuafuaina e fa'aitiitia ai le mamafa.E le gata i lea, o pito uma e lua o le uaea CMA o loʻo faʻapipiʻiina i le agavale ma le taumatau, i le faasologa, e ala i se crimp.O lo'o fa'apipi'i se pa'u i le tasi pito o le fa'apotopotoga fe'avea'i e fa'amautu ai le kilia i le va o papatusi pito i luga ma lalo.E fa'aoga fo'i le plunger e fa'aoga ai se malosi poloka i le masini e ala i se feso'ota'iga e fua ai le malosi poloka pe a fa'agaoioia le uaea SMA.
O le fausaga maso bimodal SMA o lo'o feso'ota'i fa'aeletise i fa'asologa ma fa'aosoina e se eletise fa'aulu.I le taimi o le taamilosaga o le eletise, pe a faʻaogaina le voltage ma faʻamafanafanaina le uaea SMA i luga aʻe o le vevela muamua o le austenite, o le umi o le uaea i laina taʻitasi e faʻapuupuuina.O le toe fa'ate'aina lea e fa'agaoioi ai le fa'aputuina o lima fe'avea'i.Ina ua zeroed le voltage i le taamilosaga lava lea e tasi, o le uaea SMA vevela na malulu i lalo o le vevela o le martensite luga, ma toe foi i lona tulaga muamua.I lalo ole tulaga popole leai, o le SMA uaea e muamua fa'aloloa passively e se puna fa'aituau e o'o atu i le detwinned martensitic setete.O le sikulima, lea e ui atu ai le uaea SMA, e gaoioi ona o le faʻamalosi na faia e ala i le faʻaogaina o se pulupulu eletise i le uaea SMA (SPA e oʻo atu i le vaega austenite), lea e tau atu i le faʻaogaina o le lever movable.A toe fa'afo'i le uaea SMA, o le puna fa'aituau e fa'atupu ai se malosi fa'afeagai e ala i le fa'alauteleina o le tautotogo.A o'o ina leai se fa'alavelave i le voltage fa'anatinati, o le uaea SMA e fa'alautele ma suia lona foliga ona o le fa'amalo fa'amalosi fa'amalosi, e o'o atu i se vaega fa'alua martensitic.
O le faiga fa'aagaoioiga laina fa'avae SMA o lo'o i ai se fa'atulagaga bimodal lea e fa'ata'oto ai uaea SMA.(a) fa'aalia se fa'ata'ita'iga CAD o le fa'ata'ita'iga, o lo'o ta'ua ai nisi o vaega ma o latou uiga mo le fa'ata'ita'iga, (b, d) o lo'o fa'atusalia ai le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga ua atia'e35.A'o (b) fa'aalia se vaaiga pito i luga o le fa'ata'ita'iga fa'atasi ai ma feso'ota'iga eletise ma puna fa'aituau ma fua fa'atatau o lo'o fa'aogaina, (d) fa'aalia se va'aiga va'aiga o le fa'atulagaina.(e) Fa'ata o se faiga fa'agaoioi laina ma uaea SMA tu'u fa'alua i so'o se taimi t, e fa'aalia ai le itu ma le ala o le alava ma le malosi maso.(c) O le 2-DOF so'otaga prismatic fa'asolosolo ua fa'atūina mo le fa'aogaina o se masini fa'avae SMA e lua-va'alele.E pei ona faʻaalia, o le fesoʻotaʻiga e tuʻuina atu le laina laina mai le pito i lalo i le pito i luga o le lima, faia ai se fesoʻotaʻiga faʻasolosolo.I le isi itu, o le gaioiga o le pea o prisms e tutusa ma le gaioiga o le multilayer first stage drive.
O se suʻesuʻega faʻataʻitaʻiga na faia i luga o le faʻataʻitaʻiga o loʻo faʻaalia i le Ata 9b e iloilo ai le faʻatinoga o se taʻavale bimodal e faʻavae i luga ole SMA.E pei ona fa'aalia i le Ata 10a, o le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga e aofia ai le fa'apolokalameina DC sapalai eletise e tu'uina atu le voluma fa'aoga i uaea SMA.E pei ona faaalia i le fig.10b, o le piezoelectric strain gauge (PACEline CFT/5kN) na faʻaaogaina e fua ai le malosi poloka e faʻaaoga ai le Graphtec GL-2000 faʻamaumauga faʻamaumauga.O faʻamaumauga e faʻamaumau e le talimalo mo suʻesuʻega atili.E mana'omia e fua fa'asala ma fa'amalosi fa'aola le sapalai pea o le paoa e maua ai se fa'ailo eletise.O faʻailoga tutusa e faʻaliliuina i le eletise e tusa ai ma le faʻaogaina o le piezoelectric force sensor ma isi faʻamaufaʻailoga e pei ona faʻamatalaina i le Laulau 2. Pe a faʻaaogaina se pulupulu eletise, o le vevela o le uaea SMA e faʻatuputeleina, ma mafua ai ona faʻapipiʻi le uaea SMA, lea e mafua ai ona faʻamalosia le malosi.O faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o le gaosiga o le malosi o maso e ala i le paʻu eletise eletise o le 7 V o loʻo faʻaalia i le ata.2a.
(a) Na fa'atūina se faiga fa'aagaoioi laina a le SMA i le fa'ata'ita'iga e fua ai le malosi na fa'atupuina e le tagata fa'atino.O le load cell e fuaina le malosi o le poloka ma e faʻamalosia e le eletise 24 V DC.O le 7 V voltage pa'ū na faʻaogaina i le umi atoa o le uaea e faʻaaoga ai le GW Instek programmable DC power supply.O le uaea SMA e fa'aitiitia ona o le vevela, ma o le lima fe'avea'i e fa'afeso'ota'i le load cell ma fa'atino ai se malosi e poloka ai.O loʻo fesoʻotaʻi le cell cell i le GL-2000 data logger ma faʻamaumauga o loʻo teuina i luga o le talimalo mo le faʻagasolo atili.(b) Ata o lo'o fa'aalia ai le filifili o vaega o le seti fa'ata'ita'iga mo le fuaina o le malosi o maso.
O mea e manatua ai foliga e fiafia i le malosi o le vevela, o lea e avea ai le vevela ma se mea taua mo le suʻesuʻeina o foliga vaaia.Fa'ata'ita'iga, e pei ona fa'aalia i le Ata 11a, fa'ata'ita'iga vevela ma fua o le vevela na faia i luga o se fa'ata'ita'iga SMA-based divalerate actuator.O se puna DC e mafai ona fa'apolokalameina na fa'aogaina le voltage fa'aoga i uaea SMA i le seti fa'ata'ita'iga, e pei ona fa'aalia i le Ata 11b.O le suiga o le vevela o le uaea SMA na fuaina i le taimi moni e faʻaaoga ai se mea pueata LWIR maualuga (FLIR A655sc).O lo'o fa'aogaina e le 'au'aunaga le polokalama ResearchIR e fa'amaumau ai fa'amaumauga mo le fa'agasolo atili.Pe a faʻaogaina se pulupulu eletise, e faʻatuputeleina le vevela o le uaea SMA, ma mafua ai ona faʻaitiitia le uaea SMA.I luga o le fig.Ata 2b o lo'o fa'aalia ai fa'ata'ita'iga o le SMA uaea vevela fa'atusatusa i le taimi mo le 7V fa'aulu volivi pulusi.
Taimi meli: Sep-28-2022