Waad ku mahadsan tahay booqashada Nature.com.Nooca browserka aad isticmaalayso waxa uu leeyahay taageerada CSS oo xadidan.Waayo-aragnimada ugu fiican, waxaan kugula talineynaa inaad isticmaasho browser-ka la cusboonaysiiyay (ama aad damiso Habka Laqabsiga ee Internet Explorer).Dhanka kale, si loo xaqiijiyo taageerada joogtada ah, waxaan ka dhigi doonaa goobta iyada oo aan lahayn qaabab iyo JavaScript.
Dhaqdhaqaaqayaasha waxaa loo adeegsadaa meel kasta waxayna abuuraan dhaqdhaqaaq la xakameeyey iyadoo la adeegsanayo xoogga kicinta saxda ah ama torque si ay u qabtaan hawlgallo kala duwan oo ku saabsan wax soo saarka iyo farsamaynta warshadaha.Baahida loo qabo wadisyada degdega ah, yar yar oo waxtarka badan ayaa keenaya hal-abuurnimada naqshadaynta wadista.Shape Memory Alloy (SMA) wadayaasha waxay bixiyaan faa'iidooyin dhowr ah marka loo eego darawalada caadiga ah, oo ay ku jiraan saamiga awood-ilaa-miisaanka sare.Qoraalkan, laba baalal leh oo ku salaysan SMA-ga ayaa la sameeyay kaas oo isku daraya faa'iidooyinka muruqyada baalasha ee hababka noolaha iyo sifooyinka gaarka ah ee SMA-yada.Daraasadani waxay sahamisaa oo kordhisaa hawl-wadeenadii hore ee SMA iyadoo la samaynayo qaab xisaabeedka hawl-wadeenka cusub ee ku salaysan habaynta siliga SMA-da laba-geesoodka ah oo tijaabiya si tijaabo ah.Marka la barbar dhigo darawallada la yaqaan ee ku saleysan SMA, xoogga kicinta wadista cusub ayaa ugu yaraan 5 jeer ka sarreeya (ilaa 150 N).Miisaanka u dhigma waa qiyaastii 67%.Natiijooyinka falanqaynta xasaasiga ah ee moodooyinka xisaabta ayaa faa'iido u leh hagaajinta cabbirrada naqshadeynta iyo fahamka cabbirrada muhiimka ah.Daraasadani waxay si dheeraad ah u soo bandhigaysaa wadista heerar badan oo Nth ah oo loo isticmaali karo in lagu kordhiyo dhaqdhaqaaqa.Dhaqdhaqaaqayaasha murqaha-dipvalerate-ku-saleysan ee SMA waxay leeyihiin codsiyo kala duwan oo kala duwan, laga bilaabo dhisidda automation-ka ilaa hababka bixinta daroogada saxda ah.
Nidaamyada bayoolojiga, sida qaab-dhismeedka murqaha ee naasleyda, waxay kicin karaan hawl-wadeenno badan oo qarsoon1.Naasleydu waxay leeyihiin dhismayaal muruq oo kala duwan, mid walbana wuxuu u adeegaa ujeedo gaar ah.Si kastaba ha ahaatee, in badan oo ka mid ah qaab-dhismeedka unugyada muruqa naasleyda ayaa loo qaybin karaa laba qaybood oo ballaadhan.Barbar socda iyo qalin.Muruqyada murqaha iyo qallafsanayaasha kale, sida magacaba ka muuqata, muruqa isbar-bar yaacaya waxa uu leeyahay fiilooyinka muruqa oo barbar socda seedaha dhexe.Silsiladda fiilooyinka muruqa ayaa safan oo si shaqaynaysa ugu xidhan unugyada isku xidhan ee ku wareegsan.Inkasta oo muruqyadan la sheegay inay leeyihiin dalxiis weyn (boqolkiiba soo gaabin), xooggooda guud ee muruqa waa mid xadidan.Taas bedelkeeda, muruqa kubka triceps2 (gastrocnemius lateral (GL) 3, gastrocnemius medial (GM) 4 iyo soleus (SOL)) iyo femoris extensor (quadriceps) 5,6 unugyada muruqa penate ayaa laga helaa muruqa kasta7.Qaab dhismeedka pinnate ah, fiilooyinka muruqa ee murqaha bipennate waxay ku yaalaan labada dhinac ee seedaha dhexe ee xaglaha qarsoon ( xaglaha pinnate).Pennate waxay ka timid ereyga Laatiinka ee "penna", oo macneheedu yahay "qalinka", iyo, sida ku cad berdaha.1 wuxuu leeyahay muuqaal baal u eg.Fiilooyinka murqaha pennate waa gaaban yihiin waxayna u jeedaan dhidibka dheer ee muruqa.Sababtoo ah qaab-dhismeedka pinnate, dhaqdhaqaaqa guud ee murqahani waa la dhimay, taas oo keenta qaybaha transverse iyo longitudinal ee habka gaaban.Dhanka kale, firfircoonida murqahani waxay keenaysaa in kor loo qaado xoogga muruqa guud ahaan sababtoo ah habka physiological cross-sections waxaa lagu qiyaasaa.Sidaa darteed, aagga isdhaafka ah ee la bixiyay, muruqyada pennate ayaa noqon doona kuwo xoog badan waxayna dhalin doonaan xoogag ka sarreeya murqaha leh fiilooyinka barbar socda.Xoogagga ay abuuraan fiilooyinka shakhsi ahaaneed waxay abuuraan xoogagga muruqa ee heerka macroscopic ee unugyada muruqa.Intaa waxaa dheer, waxay leedahay sifooyin gaar ah sida hoos u dhac degdeg ah, ilaalinta waxyeellada jilicsan, barkinta.Waxay beddeshaa xidhiidhka ka dhexeeya gelinta fiber-ka iyo soo-saarka awoodda muruqa iyada oo ka faa'iidaysanaysa sifooyinka gaarka ah iyo kakanaanta joomatari ee habaynta fiber-ka ee la xidhiidha khadadka murqaha ee ficilka.
Waxaa lagu soo bandhigay jaantusyo naqshadeeyayaasha SMA-ku-saleysan ee hadda jira ee la xiriira qaab-dhismeedka murqaha ee laba-geesoodka ah, tusaale ahaan (a), oo ka dhigan is-dhexgalka xoogga taabashada kaas oo qalab gacmeed oo ay ku shaqeystaan fiilooyinka SMA ay ku rakiban yihiin robot9,10 mobil oo laba lugood leh., (b) Robotic orbital prosthesis leh oo si liddi ku ah loo dhigay SMA-dabiiciga guga.Booska isha prosthetic waxaa lagu xakameynayaa calaamad ka timid muruqa indhaha ee isha11, (c) SMA actuators waxay ku fiican yihiin codsiyada biyaha hoostooda sababtoo ah jawaab celintooda sare ee soo noqnoqda iyo xajmiga hooseeya.In qaabeynta this, actuators SMA waxaa loo isticmaalaa si ay u abuuraan dhaqdhaqaaqa mowjada by jilitaanka dhaqdhaqaaqa kalluunka, (d) SMA actuators waxaa loo isticmaalaa si ay u abuuraan a Robot kormeer tuubo micro isticmaali kara mabda'a dhaqdhaqaaqa dirxiga inch, ay gacanta ku dhaqdhaqaaqa ee fiilooyinka SMA gudaha channel 10, (e) muujinaysaa jihada of qandho muruqa iyo abuuritaanka xoog qandaraas in gastrocnemis muruqa qaab dhismeedka muruqa ee qaab-dhismeedka muruqa ee fiber. .
Dhaqdhaqaaqayaashu waxay noqdeen qayb muhiim ah oo ka mid ah hababka farsamada sababtoo ah codsiyadooda ballaaran.Sidaa darteed, baahida loo qabo darawallada yaryar, degdegga ah iyo kuwa waxtarka leh ayaa noqda mid muhiim ah.Inkasta oo faa'iidooyinkooda, darawallada dhaqameedku ay caddeeyeen inay qaali yihiin oo waqti badan ku qaataan in la ilaaliyo.Dhaqdhaqaaqayaasha Haydarooliga iyo pneumatic waa kuwo adag oo qaali ah waxayna ku xiran yihiin xirashada, dhibaatooyinka sifeynta iyo cilladda qaybaha.Iyada oo laga jawaabayo baahida, diiradda ayaa ah horumarinta kharash-ku-ool ah, cabbir-habayn iyo hawl-wadeenno horumarsan oo ku salaysan qalab caqli-gal ah.Cilmi-baadhista socota waxay eegaysaa qaab-dhismeedyada lakabka ah ee xusuusta (SMA) si loo daboolo baahidan.Dhaqdhaqaaqayaasha kala sareynta ayaa gaar u ah in ay isku daraan hawl-wadeenno badan oo kala duwan si ay u bixiyaan hawl-qabad kordhay oo la ballaariyay.Marka tan la eego, unugyada muruqa bini'aadamka ee kor lagu sharaxay ayaa bixiya tusaale aad u fiican oo isku dhafan oo ka mid ah firfircoonida isku dhafan ee noocan oo kale ah.Daraasadda hadda jirta waxay qeexaysaa wadista SMA-ga badan oo leh dhowr walxood oo wadid shakhsi ah (fiilooyin SMA) oo ku habboon jihada fiber-ka ee ku jira muruqyada bimodal, taas oo hagaajinaysa waxqabadka guud ee wadista.
Ujeedada ugu weyn ee qalabka wax qabadku waa in uu dhaliyo koronto farsamaysan sida xoog iyo barokac iyadoo loo beddelayo tamarta korantada.Alaabooyinka xusuusta qaabaysan waa nooc ka mid ah walxaha "xariif" ah oo soo celin kara qaabkooda heerkul sare.Marka la eego culeysyada sare, kororka heerkulka siliga SMA wuxuu keenayaa qaabeynta soo kabashada, taasoo keentay cufnaanta tamarta firfircoonida sare marka loo eego agabyo kala duwan oo toos ah oo toos ah.Isla mar ahaantaana, culeysyada makaanikada, SMA-yadu waxay noqdaan kuwo jajaban.Xaalado gaar ah, culeyska wareeggu wuxuu nuugi karaa oo sii deyn karaa tamarta farsamada, isagoo muujinaya isbeddelada qaab-dhismeed ee dib loo rogi karo.Qalabkan gaarka ah ayaa SMA ka dhigaya mid ku habboon dareemayaasha, qoyaanka gariirka iyo gaar ahaan actuators12.Iyadoo tan maskaxda lagu hayo, waxaa jiray cilmi baaris badan oo lagu sameeyay darawallada ku saleysan SMA.Waa in la ogaadaa in hawl-wadeennada ku salaysan SMA loogu talagalay inay bixiyaan tarjumaad iyo dhaqdhaqaaq rotary ee codsiyo kala duwan13,14,15.In kasta oo qaar ka mid ah actuators rotary la sameeyay, cilmi-baarayaashu waxay si gaar ah u xiiseeyaan hawl-wadeennada toosan.Dhaqdhaqaaqayaasha toosan waxa loo qaybin karaa saddex nooc oo hawl-wadeenno ah: hal-cabbir, baro-kac iyo hawl-wadeenno kala duwan 16 .Markii hore, darawallada isku-dhafka ah ayaa la sameeyay iyadoo lagu daray SMA iyo darawallada kale ee caadiga ah.Mid ka mid ah tusaale ahaan SMA-ku-saleysan toosiyaha toosan ee isku-dhafan waa isticmaalka siliga SMA ee matoor DC ah si loo bixiyo awood wax soo saar ah oo ku dhow 100 N iyo barokac weyn17.
Mid ka mid ah horumarradii ugu horreeyay ee darawallada ku saleysan gebi ahaanba SMA waxay ahayd SMA isbarbardhigga wadista.Isticmaalka fiilooyin badan oo SMA ah, darawalka isbarbardhigga ku salaysan ee SMA waxaa loogu talagalay in lagu kordhiyo awoodda awoodda wadista iyadoo la gelinayo dhammaan fiilooyinka SMA18 si isku mid ah.Isku xirka isku midka ah ee kiciyayaashu uma baahna oo kaliya awood dheeraad ah, laakiin sidoo kale waxay xaddidaysaa awoodda wax soo saarka ee hal silig.Khasaaro kale oo ka mid ah hawl-wadeennada ku saleysan SMA waa safarka xaddidan ee ay gaari karaan.Si loo xalliyo dhibaatadan, waxaa la sameeyay fiilo fiilo SMA ah oo ay ku jiraan laydh dabacsan oo leexday si loo kordhiyo barokaca loona gaaro dhaqdhaqaaq toos ah, laakiin ma dhalin ciidamo sare19.Qaab-dhismeedyada jilicsan ee qallafsan iyo maro-robots-ku-saleysan qaab-dhismeedyada xusuusta ayaa loo sameeyay ugu horreyn si kor loogu qaado saameynta20,21,22.Codsiyada halka xawaaraha sare looga baahan yahay, bambooyin is haysta ayaa lagu soo warramey iyadoo la isticmaalayo filim khafiif ah SMA-yada codsiyada micropump-ka ah23.Inta jeer ee wadista xuubka dhuuban ee filimka 'SMA' ayaa ah arrin muhiim ah oo lagu xakameynayo xawaaraha darawalka.Sidaa darteed, matoorada tooska ah ee SMA waxay leeyihiin jawaab firfircoon oo ka fiican kan SMA guga ama matoorada usha.Robotyada jilicsan iyo tignoolajiyada xajintu waa laba codsi oo kale oo adeegsada hawl-wadeenada ku salaysan SMA.Tusaale ahaan, si loo beddelo actuator-ka caadiga ah ee loo isticmaalo 25 N booska xajinta, qaabka xusuusta alloy parallel actuator 24 ayaa la sameeyay.Xaalad kale, SMA jilicsan ayaa la sameeyay iyadoo lagu saleynayo fiilada leh matrix ku dhejisan oo awood u leh inay soo saarto xoogga ugu badan ee jiidashada 30 N. Sababtoo ah sifooyinka farsamada, SMA-yada ayaa sidoo kale loo isticmaalaa si ay u soo saaraan hawl-wadeenno u eg ifafaale nafleyda.Mid ka mid ah horumarinta noocan oo kale ah waxaa ka mid ah robot 12-unug ah kaas oo ah biomimetic oo ah noolaha u eg gooryaanka dhulka oo leh SMA si uu u dhaliyo dhaqdhaqaaq sinusoidal ah oo dabka lagu shido26,27.
Sidii hore loo soo sheegay, waxaa jira xad u dhexeeya xoogga ugu badan ee laga heli karo hawl-wadeennada SMA-ku-saleysan ee jira.Si arrintan wax looga qabto, daraasaddan waxay soo bandhigaysaa qaab-dhismeedka muruqa biomimetic bimodal.Wade by qaab xusuusta alloy silig.Waxay bixisaa nidaam kala soocid oo ay ku jiraan dhowr qaab fiilooyinka alloy xusuusta.Ilaa hadda, ma jiro hawl-wadeenno ku salaysan SMA oo leh qaab-dhismeed la mid ah suugaanta.Nidaamkan gaarka ah iyo midka cusub ee ku salaysan SMA waxaa loo sameeyay si loo barto habdhaqanka SMA inta lagu jiro isku-dhafka muruqa laba-geesoodka ah.Marka la barbardhigo hawl-wadeennada SMA-ku-salaysan ee hadda jira, yoolka daraasaddan ayaa ahaa in la abuuro firfircoone-dipvalerate biomimetic si loo abuuro awoodo aad u sarreeya oo mug yar ah.Marka la barbar dhigo wadisyada caadiga ah ee stepper-ka ee loo isticmaalo dhisidda otomaatiga iyo nidaamyada kontoroolka HVAC, nashqada wadida laba-geesoodka ku salaysan ee SMA waxay yaraynaysaa miisaanka habka wadista 67%.Kuwa soo socda, ereyada "muruqa" iyo "drive" ayaa loo istcimaalay si isku beddel ah.Daraasadani waxay baadhaysaa jilidda fiisigiska badan ee wadista noocaas ah.Habdhaqanka farsamada ee nidaamyadan oo kale waxaa lagu bartay habab tijaabo ah iyo falanqayn.Qaybinta xoogga iyo heerkulka ayaa lagu sii baadhay koronto gelineed oo ah 7 V. Ka dib, falanqaynta parametric ayaa la sameeyay si loo fahmo xiriirka ka dhexeeya xuduudaha muhiimka ah iyo xoogga wax soo saarka.Ugu dambayntii, hawl-wadeennada kala sareynta ayaa la saadaaliyay iyo saamaynta heerka kala sarraysa ayaa la soo jeediyay inay noqoto aag mustaqbalka iman kara ee hawl-wadeennada aan magnet-ka ahayn ee codsiyada suubbanaha.Marka loo eego natiijooyinka daraasadaha aan soo sheegnay, isticmaalka qaab-dhismeedka hal-hal-hal ah ayaa soo saara xoogag ugu yaraan afar ilaa shan jeer ka sarreeya kuwa SMA-ku-saleysan ee la sheegay.Intaa waxaa dheer, isla xoogga waditaanka ee ay soo saartay wadista heerar badan oo heerar badan ah ayaa la muujiyay in ka badan toban jeer ka mid ah darawallada SMA-ga caadiga ah.Daraasadu waxay markaa ka warbixisaa halbeegyada muhiimka ah iyadoo la adeegsanayo falanqaynta xasaasiga ah ee u dhaxaysa naqshado kala duwan iyo doorsoomayaal wax gelin ah.Dhererka bilawga ah ee siliga SMA (\(l_0 \)), xagasha birta ah (\(\alpha\)) iyo tirada hal xargo (n) ee xadhig kasta oo gaar ah ayaa saamayn xun ku leh baaxadda xoogga wadista.xoog, halka tamar-gelinta (tamarta) ay u soo baxday inay si togan isugu xidhan tahay.
Siliga SMA wuxuu muujiyaa saamaynta xusuusta qaabka (SME) ee lagu arkay qoyska nikkel-titanium (Ni-Ti) ee alloys.Caadi ahaan, SMA-yadu waxay soo bandhigaan laba weji oo heerkul ku xidhan: heer kul hoose iyo heer kul sare.Labada wejiba waxay leeyihiin sifooyin gaar ah sababtoo ah joogitaanka qaabab crystal kala duwan.Marxaladda austenite (wajiga heerkulka sare) ee ka sarreeya heerkulka isbeddelka, maaddadu waxay muujisaa awood sare waxayna si liidata u qaabaysan tahay culeyska.Daawadu waxay u dhaqmeysaa sida birta aan fiicnayn, sidaas darteed waxay awood u leedahay inay u adkeysato cadaadiska dhaqdhaqaaqa sare.Ka faa'iidaysiga hantida Ni-Ti alloys, fiilooyinka SMA ayaa loo dejiyay si ay u sameeyaan firfircooni.Moodooyinka falanqaynta ku habboon ayaa loo sameeyay si loo fahmo makaanikada aasaasiga ah ee hab-dhaqanka kulaylka ee SMA iyadoo la adeegsanayo cabbirro kala duwan iyo joomatariyo kala duwan.Heshiis wanaagsan ayaa laga dhex helay natiijooyinka tijaabada iyo falanqaynta.
Daraasad tijaabo ah ayaa lagu sameeyay tusaalaha lagu muujiyay sawirka 9a si loo qiimeeyo waxqabadka wadista laba-geesoodka ah ee ku salaysan SMA.Laba ka mid ah guryahan, xoogga uu keenay waduhu (xoogga murqaha) iyo heerkulka siliga SMA (heerkulka SMA), ayaa lagu qiyaasay si tijaabo ah.Marka farqiga danabku uu kordho dhammaan dhererka fiilada ee wadista, heerkulka fiilada ayaa kordha sababtoo ah saameynta kuleylka Joule.Korantada wax gelinta waxaa lagu dabaqay laba wareeg oo 10-s ah (oo lagu muujiyey sida dhibco cas ee sawirka 2a, b) iyadoo leh 15-s xilliga qaboojinta inta u dhaxaysa wareeg kasta.Xoogga xannibaadda waxaa lagu cabbiray iyadoo la adeegsanayo cabbirka cadaadiska piezoelectric, iyo qaybinta heerkulka siliga SMA waxaa lagu kormeeray waqtiga dhabta ah iyadoo la adeegsanayo kamarad LWIR-sare ee sayniska ah (eeg sifooyinka qalabka loo isticmaalo Shaxda 2).waxay muujinaysaa in inta lagu jiro marxaladda tamarta sare, heerkulka siligga uu kordho monotonically, laakiin marka aysan jirin wax qulqulaya, heerkulka siligga ayaa sii socda inuu hoos u dhaco.Qaabka tijaabada ah ee hadda jira, heerkulka siliga SMA ayaa hoos u dhacay intii lagu jiray marxaladda qaboojinta, laakiin wali way ka sarraysay heerkulka deegaanka.On berde.2e waxay ku tusaysaa sawirka heerkulka siliga SMA oo laga soo qaaday kamarada LWIR.Dhanka kale, berdaha.2a waxay muujinaysaa xoogga xannibaadda ee uu abuuray nidaamka wadista.Marka xoogga muruqa uu dhaafo xoogga soo celinta guga, cududda dhaqaaqi karta, sida ku cad Jaantuska 9a, waxay bilaabataa inay dhaqaaqdo.Isla marka firfircoonidu bilaabato, cududda la dhaqaajin karo waxay la soo xiriirtaa dareemayaasha, abuurista xoogga jirka, sida ku cad berdaha.2c ,d.Marka heerkulka ugu badan uu ku dhawaado \(84\,^{\circ}hbox {C}\), xoogga ugu badan ee la arkay waa 105 N.
Jaantusku wuxuu muujinayaa natiijooyinka tijaabada ah ee heerkulka siliga SMA iyo xoogga uu abuuray dhaqdhaqaaqa bimodal-ku-saleysan ee SMA inta lagu jiro labada wareegyo.Korontada wax gelinta waxaa lagu dabaqaa laba wareegyo 10 ilbiriqsi ah (oo loo muujiyey dhibco guduudan) oo leh 15 ilbiriqsi qabow oo u dhexeeya wareeg kasta.Siligga SMA ee loo isticmaalo tijaabooyinku wuxuu ahaa 0.51 mm dhexroor Flexinol silig ka Dynalloy, Inc. (a) Garaafku wuxuu muujinayaa xoogga tijaabada ah ee laga helay laba wareegyo, (c, d) waxay muujinaysaa laba tusaale oo madax-bannaan oo ficil ah dhaqdhaqaaqa dhaqdhaqaaqa gacmaha ee PACEline CFT / 5kN piezoelectric power transducer, (b) garaafku wuxuu muujinayaa heerkulka ugu sarreeya ee wareegga wareegga, (b) garaafku wuxuu muujinayaa heerkulka ugu sarreeya ee wareegga wareegga Siliga SMA iyadoo la isticmaalayo FLIR ResearchIR software LWIR camera.Halbeegyada joomatari ee lagu xisaabtamayo tijaabooyinka ayaa lagu bixiyay shaxda.mid.
Natiijooyinka jilitaanka ee qaabka xisaabta iyo natiijooyinka tijaabada ayaa la barbardhigayaa xaaladda tamarta gelinta ee 7V, sida ku cad Fig.5.Marka loo eego natiijooyinka falanqaynta parametric iyo si looga fogaado suurtagalnimada kulaylka siliga SMA, awood 11.2 W ah ayaa la siiyay qalabeeyaha.Korontada DC ee programmanable ayaa loo isticmaalay in lagu bixiyo 7V sida korantada wax gelinta, iyo hadda 1.6A ayaa lagu cabiray siliga.Awooda uu dhaliyo wadista iyo heerkulka SDR ayaa kordha marka hadda la isticmaalo.Iyada oo korantada wax-soo-saarka ee 7V, awoodda wax-soo-saarka ugu badan ee laga helay natiijooyinka jilitaanka iyo natiijooyinka tijaabada ee wareegga koowaad waa 78 N iyo 96 N, siday u kala horreeyaan.Wareegga labaad, awoodda wax soo saarka ugu badan ee jilitaanka iyo natiijooyinka tijaabada waxay ahayd 150 N iyo 105 N, siday u kala horreeyaan.Farqiga u dhexeeya cabbiraadaha xoogga xannibaadda iyo xogta tijaabada ayaa laga yaabaa inay sabab u tahay habka loo isticmaalo cabbirka xoogga xannibaadda.Natiijooyinka tijaabada ah ee lagu muujiyay fig.5a waxay u dhigantaa cabbiraadda xoogga qufulka, taas oo iyana la cabbiray markii dariiqa wadista uu xiriir la leeyahay PACEline CFT/5kN piezoelectric transducer, sida ku cad berdaha.2sSidaa darteed, marka shafka darawalku aanu la xiriirin dareemaha xoogga bilowga aagga qaboojinta, xooga isla markiiba wuxuu noqonayaa eber, sida ku cad sawirka 2d.Intaa waxaa dheer, xuduudaha kale ee saameeya sameynta xoogga wareegyada soo socda waa qiyamka wakhtiga qaboojinta iyo isku-dhafka wareejinta kulaylka convective ee wareeggii hore.Laga soo bilaabo berdaha.2b, waxaa la arki karaa in ka dib 15 xilliga qaboojinta, siligga SMA ma gaarin heerkulka qolka, sidaas darteed wuxuu lahaa heerkul sare oo hore (\ (40 \, ^ {\circ} hbox {C} \)) wareegga labaad ee wadista marka la barbar dhigo wareegga koowaad (\ (25 \, ^ {\circ} hbox {C} \)).Sidaa darteed, marka la barbardhigo wareegga koowaad, heerkulka siligga SMA inta lagu jiro wareegga labaad ee kuleylka wuxuu gaaraa heerkulka hore ee austenite (\ (A_s \)) hore wuxuuna ku sii jirayaa xilliga kala-guurka muddo dheer, taasoo keentay cadaadis iyo xoog.Dhanka kale, qaybinta heerkulka inta lagu jiro wareegyada kuleylka iyo qaboojinta ee laga helay tijaabooyinka iyo jilitaanka waxay leeyihiin muuqaal tayo sare leh oo la mid ah tusaalooyinka falanqaynta heerkulka.Falanqaynta isbarbardhigga ee xogta kulaylka ee SMA ee tijaabooyinka iyo jilitaannada ayaa muujiyay joogteynta inta lagu jiro wareegyada kuleylka iyo qaboojinta iyo gudaha dulqaad la aqbali karo ee xogta tijaabada ah.Heerkulka ugu badan ee siliga SMA, oo laga helay natiijooyinka jilitaanka iyo tijaabooyinka wareegga koowaad, waa \ (89 \, ^ {\ cir } hbox {C} \) iyo \ (75 \, ^ {\circ } \ hbox { C } \, siday u kala horreeyaan), iyo wareegga labaad heerkulka ugu sarreeya ee siligga SMA waa \ (94 \ , ^ ^ h) \ hbox {C} \).Qaabka aasaasiga ah ee la horumariyay wuxuu xaqiijinayaa saameynta xusuusta qaabka.Doorka daalka iyo kulaylka badan laguma tixgelin dib u eegistan.Mustaqbalka, qaabka waa la hagaajin doonaa si loogu daro taariikhda diiqada ee siliga SMA, taasoo ka dhigaysa mid ku habboon codsiyada injineernimada.Awoodda wax-soo-saarka wadista iyo heerkulka SMA ee laga helay xannibaadda Simulink waxay ku dhex jiraan dulqaadka la oggol yahay ee xogta tijaabada ah iyada oo la raacayo xaaladda garaaca korantada ee 7 V. Tani waxay xaqiijinaysaa saxnaanta iyo isku halaynta qaabka xisaabeed ee la sameeyay.
Qaabka xisaabta waxaa lagu sameeyay deegaanka MathWorks Simulink R2020b iyadoo la adeegsanayo isla'egyada aasaasiga ah ee lagu qeexay qaybta Hababka.On berde.3b wuxuu muujinayaa jaantuska xannibaadda moodeelka xisaabta Simulink.Qaabka waxa loo ekaysiiyay garaaca korantada 7V sida ku cad sawirka 2a, b.Qiimaha halbeegyada loo isticmaalo jilitaanka ayaa ku taxan Shaxda 1. Natiijooyinka jilitaanka hababka ku-meel-gaarka ah waxaa lagu soo bandhigay jaantusyada 1 iyo 1. Jaantusyada 3a iyo 4.4a,b waxay muujinaysaa danabka la kiciyay ee siligga SMA iyo xoogga uu abuuray qalabeeyaha sida wakhtiga. Inta lagu jiro isbeddelka beddelka (kuleylka), marka heerkulka siliga SMA, \ (T <A_s^{\prime} \) (stress-beddelay heer kulka wajiga austenite), heerka isbeddelka jajabka mugga martensite (\(\ dhibic {\xi} \)) waxay noqon doontaa eber. Inta lagu jiro isbeddelka beddelka (kuleylka), marka heerkulka siliga SMA, \ (T <A_s^{\prime} \) (stress-beddelay heerka austenite wajiga bilowga), heerka isbeddelka ee jajabka mugga martensite (\(\ dhibic {\ xi} \)) noqon doonaa eber. Во время обратного превращения (нагрева), когда температура проволоки SMA, \ (T < A_s ^ {\prime} \) цированная напряжением), скорость изменения объемной доли мартенсита (\(\dot{\ xi}\)) будет равно нулю. Inta lagu jiro isbeddelka isbeddelka (kuleylka), marka heerkulka siliga SMA, (T <A_s^{\prime} \) (stress-beddelay heerkulka austenite), heerka isbeddelka jajabka mugga martensite (\ (\ dhibic {\ xi} \ )) waxay noqon doontaa eber.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)
(a) Natiijooyinka jilitaanka ee muujinaya qaybinta heerkulka iyo heerkulka isku xidhka diiqada ee ku-saleysan SMA-ga.Marka heerkulka siligga uu ka gudbo heerkulka kala-guurka austenite ee heerka kuleylka, heerkulka kala-guurka austenite ee la beddelay wuxuu bilaabaa inuu kordho, iyo si la mid ah, marka heerkulka xargaha xargaha uu ka gudbo heerkulka kala-guurka martensitic ee marxaladda qaboojinta, heerkulka isbeddelka martensitic ayaa hoos u dhacaya.SMA ee qaabaynta falanqaynta ee habka hawlgelinta.(Si aad u hesho muuqaal faahfaahsan oo ku saabsan nidaam hoosaad kasta oo ah qaabka Simulink, eeg qaybta lifaaqa ee faylka dheeriga ah.)
Natiijooyinka falanqaynta ee qaybinta halbeegyada kala duwan ayaa lagu muujiyay laba wareeg oo koronta 7V (10 ilbiriqsi wareegyo kululaynta iyo 15 ilbiriqsi qaboojinta wareegyada).Halka (c) iyo (e) ay muujinayaan qaybinta waqti ka dib, dhanka kale, (d) iyo (f) waxay muujinayaan qaybinta heerkul.Shuruudaha wax gelinta ee kala duwan, cadaadiska ugu sarreeya ee la arkay waa 106 MPa (in ka yar 345 MPa, xoogga dhalidda fiilada), xooggu waa 150 N, barokaca ugu badan waa 270 µm, iyo jajabka mugga ugu yar ee martensitic waa 0.91.Dhanka kale, isbeddelka cadaadiska iyo isbeddelka qaybta mugga ee martensite oo leh heerkulku waxay la mid yihiin sifooyinka hysteresis.
Sharaxaad la mid ah waxay khuseysaa isbeddelka tooska ah (qaboojinta) laga bilaabo marxaladda austenite ilaa marxaladda martensite, halkaas oo heerkulka siliga SMA (T) iyo heerkulka dhamaadka marxaladda martensite-ka-beddelka (\ (M_f ^ {\ Prime} \ )) aad u fiican.On berde.4d,f waxay muujinaysaa isbeddelka cadaadiska la kiciyay (\ (\ sigma \)) iyo jajabka mugga martensite (\ (\ xi \)) ee siligga SMA sida shaqada isbeddelka heerkulka siliga SMA (T), ee labadaba wareegyada wadista.On berde.Jaantuska 3a wuxuu muujinayaa isbeddelka heerkulka siliga SMA iyadoo ku xiran tahay garaaca garaaca wadnaha.Sida laga arki karo shaxanka, heerkulka siligga ayaa sii kordheysa iyadoo la siinayo il kulaylka eber iyo qaboojinta xiga.Inta lagu jiro kuleylka, dib-u-beddelka martensite ee marxaladda austenite wuxuu bilaabmaa marka heerkulka siliga SMA (T) uu ka gudbo heerkulka nucleation-ka ee saxda ah ee cadaadiska (\ (A_s ^ {\ Prime} \)).Inta lagu jiro marxaladan, siliga SMA waa la cufan yahay oo qalabeeyaha ayaa abuura xoog.Sidoo kale inta lagu jiro qaboojinta, marka heerkulka xargaha SMA (T) uu ka gudbo heerkulka nucleation-ka ee wejiga martensite-ka-beddelka cadaadiska (\ (M_s ^ {\prime} \)) waxaa jira isbeddel wanaagsan oo laga bilaabo marxaladda austenite ilaa marxaladda martensite.xoogga wadista ayaa yaraada.
Dhinacyada tayada ugu muhiimsan ee wadista laba-geesoodka ah ee ku salaysan SMA waxaa laga heli karaa natiijooyinka jilitaanka.Marka laga hadlayo gelinta garaaca garaaca korantada, heerkulka siliga SMA wuxuu kordhiyaa saamaynta kuleylka Joule.Qiimaha bilawga ah ee jajabka mugga martensite (\(\ xi \)) ayaa loo dejiyay 1, maadaama maadada bilawga ah ay ku jirto marxalad buuxda oo martensitic ah.Sida siligu sii wado kuleylka, heerkulka siliga SMA wuxuu ka sarreeyaa heerkulka saxda ah ee austenite nucleation \ (A_s ^ {\prime} \), taasoo keentay hoos u dhac ku yimaada jajabka mugga martensite, sida ku cad Jaantuska 4c.Intaa waxaa dheer, in berdaha.4e waxay muujinaysaa qaybinta istaroogga ee actuator waqtiga, iyo berdaha.5- Awood wadista oo ah hawl waqti.Nidaamka la xidhiidha isla'egyada waxaa ka mid ah heerkulka, jajabka mugga martensite, iyo walbahaarka ka soo baxa siliga, taas oo keentay hoos u dhaca fiilada SMA iyo xoogga uu abuuray qalabeeyaha.Sida ku cad fig.4d,f, kala duwanaansho koronto leh heerkul iyo kala duwanaansho jajab mugga martensite leh heerkulku waxay u dhigantaa sifooyinka hysteresis ee SMA ee kiiska la mid ah ee 7 V.
Isbarbardhigga cabbirrada wadista waxa lagu helay tijaabooyin iyo xisaabin gorfayn.Fiilooyinka waxaa lagu sakhiray koronto garaacis ah oo 7 V ah 10 ilbiriqsi, ka dibna la qaboojiyey 15 ilbiriqsi (marxaladda qaboojinta) laba wareeg.Xagasha pinnate waxa loo dejiyay \(40^{\circ}\) dhererka hore ee siliga SMA ee lug kasta oo biin ah ayaa loo dejiyay 83mm.(a) Ku cabbirida xoogga wadista unugga rarka (b) La socodka heerkulka siliga oo leh kamarad kuleyl ah.
Si loo fahmo saameynta cabbirrada jireed ee xoogga uu soo saaray darawalku, falanqaynta dareenka qaabka xisaabta ee cabbirrada jireed ee la doortay ayaa la sameeyay, iyo cabbirada ayaa loo kala qiimeeyay iyadoo loo eegayo saameyntooda.Marka hore, muunad cabbirrada moodeelka waxa la sameeyay iyadoo la adeegsanayo mabaadi'da naqshadaynta tijaabada ah ee raacay qaybinta lebbiska ah (eeg Qaybta Dheeraadka ah ee Falanqaynta Xasaasiyadda).Xaaladdan oo kale, cabbirada moodeelka waxaa ka mid ah danab gelinta (\(V_{in})), dhererka siliga hore ee SMA (\(l_0 \)), xagal saddex geesoodka ah (\(\ alpha \)), eexda guga joogtada ah (\( K_x \ )), iskudarka wareejinta kulaylka convective (h_T \))) iyo tirada laamaha unimodal (n).Talaabada xigta, xoogga muruqa ee ugu sarreeya ayaa loo doortay shuruudaha naqshadaynta daraasadda iyo saamaynta isbarbardhigga ee doorsoomayaal kasta oo xoogga la helay.Qorshayaasha duufaanta ee falanqaynta dareenka ayaa laga soo minguuriyay isku xidhka isku xidhka ee halbeeg kasta, sida ku cad sawirka 6a.
(a) Qiimaha isku dhafka ah ee cabbiraadaha moodeelka iyo saamaynta ay ku leeyihiin awoodda wax-soo-saarka ugu badan ee 2500 kooxaha gaarka ah ee cabbirrada tusaalaha sare ayaa lagu muujiyey goobta duufaanta.Garaafku waxa uu tusinayaa isku xidhka darajada dhawr tilmaame.Way caddahay in \(V_{in}\) uu yahay halbeegga kaliya ee xidhiidh togan leh, iyo \(l_0 \) waa halbeegyada leh xidhiidhka xun ee ugu sarreeya.Saamaynta xuduudaha kala duwan ee isku-dhafka kala duwan ee xoogga muruqa ugu sarreeya ayaa lagu muujiyay (b, c).\(K_x \) waxay u dhaxaysaa 400 ilaa 800 N/m iyo n waxay udhaxaysaa 4 ilaa 24 ).
On berde.6a waxay tusinaysaa goob duufaan ah oo ah isku xidhka isku xidhka kala duwan ee halbeeg kasta oo leh shuruudaha naqshadaynta xoogga wadista ugu sarreysa.Laga soo bilaabo berdaha.6a waxaa la arki karaa in cabirka danabku (\(V_{in}))) uu si toos ah ula xidhiidho awooda ugu saraysa ee wax soo saarka, iyo isku xidhka wareejinta kulaylka convective (\(h_T \)), xagal ololka (\ ( \ alpha \)) , barokaca guga joogtada ah ( \ (K_x \))) si xun ula xidhiidho xoog wax soo saarka iyo dhererka bilowga ah (\) nimo ee S) Xidhiidhka aayadda Marka laga hadlayo isku xidhka tooska ah ee qiimaha sare ee isku xidhka korantada (\(V_ {in}Falanqaynta kale ee la midka ah waxay cabbirtaa xoogga ugu sarreeya iyadoo la qiimeynayo saameynta cabbirrada kala duwan ee isku-dhafka kala duwan ee labada goobood ee xisaabinta, sida ku cad sawirka 6b, c.\ (V_{in} \) iyo \ (l_0 \), \ (\ alpha \) iyo \ (l_0 \) waxay leeyihiin qaabab isku mid ah, oo garaafku wuxuu muujinayaa in \ (V_{in} \) iyo \ (\ alpha \ ) iyo \ (\ alpha \) ay leeyihiin qaabab isku mid ah.Qiimayaasha yaryar ee \(l_0 \) waxay keenaan xoogag sare oo sarreeya.Labada goobood ee kale waxay waafaqsan yihiin Jaantuska 6a, halkaas oo n iyo \(K_x \) ay si taban isugu xidhan yihiin iyo \(V_{in}\) si togan isugu xidhan yihiin.Falanqayntani waxay gacan ka geysaneysaa in la qeexo oo la hagaajiyo xuduudaha saameynaya taas oo xoogga wax soo saarka, istaroogga iyo hufnaanta nidaamka wadista lagu waafajin karo shuruudaha iyo codsiga.
Shaqada cilmi baarista ee hadda waxay soo bandhigtaa oo baartaa wadiiqooyinka kala sareynta leh ee heerarka N.Kala sareynta laba-heer, sida ku cad sawirka 7a, halkaas oo halkii silig kasta oo SMA ah ee jileeyaha heerka koowaad, habayn bimodal ah ayaa la gaaray, sida ku cad berdaha.9e.On berde.7c waxay tusinaysaa sida siligga SMA uu u dhaawacan yahay cudud la dhaqaajin karo (cudud caawiye) oo kaliya u socota jihada dheer.Si kastaba ha ahaatee, gacanta hore ee dhaqaaqi karta waxay u socotaa si la mid ah sida cududda dhaqaaqi karta ee marxaladda 1aad hawl-wadeenka marxaladaha badan.Caadi ahaan, wadista N-stage waxaa la abuuraa iyadoo lagu bedelayo siliga \(N-1 \) marxaladda SMA wadista heerka koowaad.Natiijo ahaan, laan kastaa waxay ku dayanaysaa wadista marxaladda koowaad, marka laga reebo laanta siliga lafteeda qabta.Sidan, dhismayaal buul leh ayaa la samayn karaa kuwaas oo abuura xoogag dhowr jeer ka weyn xoogga darawallada aasaasiga ah.Daraasaddan, heer kasta, wadarta guud ee dhererka fiilada SMA ee waxtarka leh ee 1 m ayaa la tixgaliyay, sida lagu muujiyay qaabka shaxda ee Jaantuska. 7d.Waqtigan xaadirka ah ee dhex mara silig kasta ee naqshad kasta oo unimodal ah iyo natiijada prestress iyo danab qayb kasta oo SMA ah ayaa isku mid ah heer kasta.Marka loo eego qaabkayaga falanqaynta, xoogga wax soo saarka ayaa si togan ula xidhiidha heerka, halka barokaca uu si xun ula xiriiro.Isla markaana, waxaa jiray is-dhaafsi u dhexeeya barakaca iyo xoogga muruqa.Sida lagu arkay fig.7b, halka xoogga ugu badan lagu gaaro tirada ugu badan ee lakabyada, barokaca ugu weyn ayaa lagu arkay lakabka ugu hooseeya.Markii heerka kala sareynta loo dejiyay \(N=5\), xooga muruqa ugu sarreeya ee 2.58 kN ayaa la helay 2 istaroog oo la arkay \(\upmu \) m.Dhanka kale, wadista marxaladda koowaad waxay soo saartaa xoog ah 150 N at istaroogga 277 \ (\upmu \) m.Dhaqdhaqaaqayaasha heerarka kala duwan ayaa awood u leh inay ku daydaan murqaha dhabta ah ee noolaha, halkaasoo muruqyada macmalka ah ee ku salaysan qaabka xusuusta ay awoodaan inay abuuraan ciidamo aad u sarreeya oo leh dhaqdhaqaaq sax ah oo qumman.Xaddidaadyada nashqadan la yareeyey ayaa ah in marka sarrayntu kordho, dhaqdhaqaaqa aad loo dhimay iyo kakanaanta habka wax soo saarka wadista ayaa kordho.
(a) Laba-marxalad (\(N=2 \)) habka lakabka qaabaysan ee xasuusta Alloy linear actuator system ayaa lagu muujiyay qaabaynta laba-geesoodka ah.Qaabka la soo jeediyay waxaa lagu gaaraa iyadoo lagu bedelayo fiilada SMA ee marxaladda koowaad ee jilbaha lakabka leh oo leh hal mar oo kale oo dabaq ah.(c) Qaabaynta habaysan ee hawl-wadeenka heerka labaad ee lakabka badan.(b) Qaybinta ciidamada iyo barakicinta iyadoo ku xiran tirada heerarka ayaa lagu tilmaamay.Waxaa la ogaaday in xoogga ugu sarreeya ee firfircooni uu si togan ula xiriiro heerka cabbirka garaafka, halka istaroogga uu si xun ula xiriiro heerka cabbirka.Hadda iyo hore-voltage ee siligga kasta waa joogto dhammaan heerarka.(d) Jadwalku wuxuu muujinayaa tirada qasabadaha iyo dhererka siliga SMA (fiber) heer kasta.Sifooyinka fiilooyinka waxaa lagu muujiyay index 1, iyo tirada laamaha sare (mid ku xiran lugta hoose) waxaa lagu muujiyay lambarka ugu weyn ee liiska.Tusaale ahaan, heerka 5, \ (n_1 \) waxay tilmaamaysaa tirada fiilooyinka SMA ee ku jira qaab-dhismeedka laba-geesoodka ah, iyo \ (n_5 \) waxay tilmaamaysaa tirada lugaha caawinta (mid ku xiran lugta weyn).
Habab kala duwan ayaa soo jeediyay cilmi-baarayaal badan si ay u qaabeeyaan habdhaqanka SMA-yada leh xusuusta qaabka, taas oo ku xiran sifooyinka thermomechanical ee la socda isbeddellada macroscopic ee qaab-dhismeedka crystal ee la xidhiidha marxaladda kala-guurka.Samaynta hababka wax-soo-saarku waa mid aad u adag.Habka ifafaalaha inta badan la isticmaalo waxaa soo jeediyay Tanaka28 waxaana si weyn loogu isticmaalaa codsiyada injineernimada.Qaabka ifafaale ee ay soo jeedisay Tanaka [28] waxay u malaynaysaa in jajabka mugga martensite uu yahay hawl jibbaaran oo heerkul iyo walbahaar ah.Ka dib, Liang iyo Rogers29 iyo Brinson30 waxay soo jeediyeen nooc kaas oo isbeddelka marxaladda kala-guurka loo qaatay inuu yahay shaqada kontada iyo heerkulka, iyada oo wax yar wax laga beddelayo qaabka.Becker iyo Brinson waxay soo jeediyeen jaantuska wejiga ee ku salaysan qaabka kinetic si loogu qaabeeyo hab-dhaqanka agabka SMA ee hoos yimaada xaaladaha rarida ee aan sabab lahayn iyo sidoo kale kala-guurka qayb ahaan.Banerjee32 waxa ay isticmaashaa habka dhaqdhaqaaqa jaantuska wejiga Bekker iyo Brinson31 si ay ugu ekaysiiso hal darajo oo ah manipulator xornimada oo ay soo saareen Elahinia iyo Ahmadian33.Hababka Kinetic ee ku salaysan jaantusyada wajiga, kuwaas oo tixgelinaya isbeddelka aan monotonic ee korantada leh heerkulka, way adagtahay in la fuliyo codsiyada injineernimada.Elakhinia iyo Ahmadian waxay soo jiitaan dareenka cilladahaan moodooyinka ifafaale ee jira waxayna soo jeedinayaan moodal ifafaale oo la fidiyay si loo falanqeeyo loona qeexo qaab-dhaqanka xusuusta xaalad kasta oo culus.
Qaabka qaab dhismeedka ee siliga SMA waxa uu siinayaa stress (\(\ sigma \)), cadaadis (\ (\ epsilon \)), heerkulka (T), iyo martensite mugga jajabka (\(\xi \)) ee silig SMA.Qaabka qaab-dhismeedka ifafaale waxaa markii hore soo jeediyay Tanaka28 ka dibna waxaa qaatay Liang29 iyo Brinson30.Kala soocida isla'egta ayaa leh foomka:
Halka E uu yahay marxaladda ku tiirsanaanta SMA ee dhallinta ee la helay iyadoo la adeegsanayo \ (\ displaystyle E = \ xi E_M + (1-\xi ) E_A \) iyo \ (E_A \) iyo \ (E_M \) oo ka dhigan modules-ka dhallinta waa austenitic iyo martensitic weji, siday u kala horreeyaan, iyo isku-dhafka ballaarinta kulaylka waxaa matalaya \ (\T).Qaybta wax ku biirinta marxaladda kala-guurka waa \ (\Omega = -E \ epsilon _L \) iyo \ (\ epsilon _L \) waa cadaadiska ugu badan ee laga soo kaban karo siliga SMA.
Isla'egta dhaq-dhaqaaqa wejigu waxay ku beegan tahay shaqada cosine-ka ee uu sameeyay Liang29 ka dibna uu qaatay Brinson30 halkii ay ka ahaan lahayd hawl jibbaaran oo uu soo jeediyay Tanaka28.Qaabka kala-guurka marxaladda waa kordhinta qaabka ay soo jeediyeen Elakhinia iyo Ahmadian34 oo wax laga beddelay iyadoo lagu salaynayo xaaladaha kala-guurka wejiga ee ay bixiyeen Liang29 iyo Brinson30.Xaaladaha loo isticmaalo qaabka kala-guurka marxaladan waxay ku ansaxayaan culeysyo heerkulbeeg ah oo adag.Waqti kasta oo waqti ah, qiimaha jajabka mugga ee martensite ayaa la xisaabiyaa marka la qaabeynayo isla'egta aasaasiga ah.
Isla'egta dib-u-beddelka xukunka, oo lagu muujiyay isbeddelka martensite si loo austenite xaaladaha kuleylka, waa sida soo socota:
halka \ (\ xi \) waa jajabka mugga ee martensite, \ (\ xi _M \) waa jajabka mugga martensite ee la helay ka hor kuleylka, \ (\ displaystyle a_A = \ pi / (A_f - A_s) \), \ ( \ displaystyle b_A = -a_A / C_A \) iyo \ (\ xi _M \) - ( \ A / C_A \) iyo \ (C_A \) m ( \ A_A \) heerkulka T_, iyo S - App-xilli f \) - bilawga iyo dhamaadka marxaladda austenite, siday u kala horreeyaan, heerkulka.
Isla'egta kontoroolka isbeddelka tooska ah, oo ay matalaan isbeddelka wejiga austenite ee martensite ee xaaladaha qaboojinta, waa:
halkaas oo \ (\ xi _A \) waa jajabka mugga martensite ee la helay ka hor qaboojinta, \ (\ displaystyle a_M = \ pi / (M_s - M_f) \), \ (\ displaystyle b_M = -a_M / C_M \) iyo ( C_M \) - qalooca ku habboon, T - SMA heerkulka silig, final, \ (M_s - M_s) heerkulka silig, \ (M_s.
Ka dib marka isla'egyada (3) iyo (4) la kala saaro, isla'egyada isbeddelka gaddoonka ah iyo kuwa tooska ah ayaa loo fududeeyay qaabkan:
Inta lagu jiro isbeddelka hore iyo gadaal \ (\eta _{\sigma} \) iyo \ (\eta _{T} \) waxay qaataan qiimeyo kala duwan.Isla'egyada aasaasiga ah ee la xidhiidha \(\eta _{\sigma}\) iyo \(\eta _{T}\) ayaa la soo saaray oo si faahfaahsan loogaga hadlay qayb dheeraad ah.
Tamarta kulaylka ee loo baahan yahay si kor loogu qaado heerkulka siliga SMA waxay ka timaaddaa saamaynta kululaynta Joule.Tamarta kulaylka ee la nuugo ama lagu sii daayo siliga SMA waxaa matala kulaylka qarsoon ee isbeddelka.Luminta kulaylka ee siligga SMA waxaa sabab u ah isu-rogid khasab ah, oo marka la eego saamaynta dayacan ee shucaaca, isla'egta tamarta kulaylka isla'egta waa sida soo socota:
Halka \(m_{silig}\) uu yahay wadarta guud ee siliga SMA, \(c_{p}\) waa awooda kulaylka gaarka ah ee SMA, \(V_{in}\(R_{ohm} = (l/A_{cross})[\xi r_M + (1-\xi ) r_A]\ ) halka \(r_M \ ) iyo \(r_A \) ay yihiin iska caabinta wejiga SMA ee martensite iyo austenite, siday u kala horreeyaan, \(A_{c}\) waa bedka dushiisa \ (\ y qaabka xarkaha SMA.Kulaylka daahsoon ee wareejinta siliga, T iyo \(T_{\infty}\) waa heerkulka siliga SMA iyo deegaanka, siday u kala horreeyaan.
Marka siligga daawaynta xusuusta qaabka la dhaqaajiyo, siligu wuu cadaadiyaa, isaga oo abuuraya xoog laan kasta oo naqshadeynta bimodalka ah oo loo yaqaan xoogga fiber.Xoogagga fiilooyinka ku jira qayb kasta oo ka mid ah siligga SMA waxay wadajir u abuuraan xoogga muruqa si ay u dhaqmaan, sida ku cad sawirka 9e.Sababtoo ah joogitaanka guga eexda, wadarta xoogga muruqa ee Nth multilayer actuator waa:
Beddelka \ (N = 1 \) isla'egta (7), xoogga muruqa ee marxaladda koowaad ee nooca darawalnimada laba-geesoodka ah waxaa lagu heli karaa sida soo socota:
halka n ay tahay tirada lugaha unimodal, \ (F_m \) waa xoogga muruqa ee uu dhaliyo wadista, \ (F_f \) waa xoogga fiber ee siliga SMA, \ (K_x \) waa qallafsanaanta.Spring, \(\ alpha \) waa xagasha saddexagalka, \(x_0 \) waa kabitaanka bilowga ah ee guga eexda si ay u qabtaan fiilada SMA ee booska hore u kacsan, iyo \ (\Delta x \) waa dhaqdhaqaaqa dhaqdhaqaaqa.
Wadarta barakaca ama dhaqdhaqaaqa wadista (\ (\ Delta x)) iyadoo ku xidhan danabka (\ (\ sigma \)) iyo cadaadiska (\ (\ epsilon \)) ee fiilada SMA ee marxaladda Nth, darawalku wuxuu dhigayaa (fiiri Fig. qayb dheeraad ah oo soo saarka):
Isla'egyada kinematic waxay siinayaan xidhiidhka ka dhexeeya qallafsanaanta wadista (\(\epsilon \)) iyo barokaca ama barokaca (\(\Delta x \)).Qallafsanaanta siliga Arb sida shaqada dhererka siliga hore ee Arb (\(l_0 \)) iyo dhererka siliga (l) wakhti kasta t hal laan unimodal waa sida soo socota:
meesha \ (l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1} \) la helay iyadoo la isticmaalayo qaacidada cosine ee \(\Delta \) ABB ', sida ku cad sawirka 8. Marxaladda koowaad ee wadista (\ (N = 1 \ D)) waa x (\ (N = 1 \ D)) (\alpha _1 \) waa \(\ alpha \) sida ku cad Jaantuska 8, marka la kala saaro wakhtiga isla'egta (11) laguna badalo qiimaha l, heerka culayska waxa loo qori karaa sidan:
halka \ (l_0 \) ay tahay dhererka bilowga ah ee siliga SMA, l waa dhererka fiilada wakhti kasta t hal laan midnimo ah, \ (\ epsilon \) waa deformation lagu sameeyay siligga SMA, iyo \ (\ alpha \) waa xagasha saddex-xagalka, \ (\ Delta x \) waa daminta wadista (sida ku cad sawirka 8).
Dhammaan n qaab-dhismeedka hal-sare (\(n=6 \) ee jaantuskan) waxa ay si taxane ah ugu xidhan yihiin \(V_{in} \) sida danab-gelinta.Marxaladda I: Jaantuska jaantuska ee siliga SMA ee qaabeynta laba-geesoodka ah ee hoos yimaada xaaladaha korantada eber Heerka II: Qaab dhismeed la kontoroolo ayaa lagu muujiyay halka siliga SMA uu ku cufan yahay beddelka rogan, sida uu muujiyay xariiqda cas.
Sida caddaynta fikradda, wadida laba-geesoodka ah ee ku salaysan SMA ayaa la sameeyay si loo tijaabiyo soo saarista la ekayd ee isla'egyada hoose oo leh natiijooyin tijaabo ah.Qaabka CAD ee jiheeyaha toosan ee bimodal waxa lagu muujiyay fig.9aDhanka kale, berdaha.9c waxay muujinaysaa naqshad cusub oo loo soo jeediyay isku xirka asaasiga ah ee wareega iyadoo la adeegsanayo laba diyaaradood oo SMA ku salaysan oo leh qaab-dhismeed bimodal ah.Qaybaha wadista waxaa la sameeyay iyadoo la adeegsanayo wax soo saarka wax soo saarka ee daabacaha 3D ee loo yaqaan 'Ultimaker 3 Extended 3D'.Qalabka loo isticmaalo daabacaadda 3D ee qaybaha waa polycarbonate kaas oo ku habboon qalabka kulaylka u adkaysta maadaama uu yahay mid xooggan, waara oo leh heerkul sare oo dhalada ah (110-113 \ (^{\circ }\) C).Intaa waxaa dheer, Dynalloy, Inc. Flexinol silig aluminium ah oo qaabka xusuusta ah ayaa loo adeegsaday tijaabooyinka, iyo walxaha walxaha u dhigma silig Flexinol ayaa loo adeegsaday jilitaanka.Fiilooyin badan oo SMA ah ayaa loo habeeyey sida fiilooyinka ku jira habaynta murqaha laba-geesoodka ah si loo helo xoogga sare ee ay soo saaraan jilayaasha badan, sida ku cad sawirka 9b, d.
Sida ku cad Jaantuska 9a, xagasha ba'an ee uu sameeyay siliga gacanta la dhaqaajin karo ee SMA waxaa loo yaqaan xagasha (\(\alpha \)).Iyada oo xirmooyinka terminaalka ay ku xiran yihiin xajinta bidix iyo midig, siliga SMA waxaa lagu hayaa xagasha laba-geesoodka ah ee la rabo.Qalabka guga eexda ee lagu hayo isku xirka guga waxaa loogu talagalay in lagu hagaajiyo kooxaha fidinta guga eexda iyadoo loo eegayo tirada (n) fiilooyinka SMA.Intaa waxaa dheer, meesha ay ku yaalaan qaybaha dhaqdhaqaaqa waxaa loo qaabeeyey si fiilada SMA ay u soo bandhigto jawiga dibadda ee qaboojinta qasabka ah.Taarikada sare iyo hoose ee golaha la go'i karo waxay caawinayaan in siliga SMA qaboojiyo iyada oo la jarjaray oo la jarjaray oo loogu talagalay in lagu yareeyo miisaanka.Intaa waxaa dheer, labada daraf ee fiilada CMA waxay ku xiran yihiin barxadaha bidix iyo midig, siday u kala horreeyaan, iyada oo la adeegsanayo curyaan.Tuubbada ayaa ku dheggan hal daraf oo ka mid ah isku xirka la dhaqaajin karo si loo ilaaliyo nadiifinta inta u dhaxaysa taarikada sare iyo hoose.Plunger-ka waxa kale oo loo isticmaalaa in lagu dabaqo xoogga xannibaadda dareemaha iyada oo loo marayo xiriir si loo cabbiro xoogga xannibaadda marka siliga SMA la dhaqaajiyo.
Qaab dhismeedka muruqa laba-geesoodka ah ee SMA waxa uu koronto ahaan ugu xiran yahay si taxane ah waxaana ku shaqeeya korontada garaaca wadnaha.Inta lagu jiro wareegga garaaca garaaca wadnaha, marka danab la isticmaalo oo fiilada SMA lagu kululeeyo heerkulka bilowga ah ee austenite, dhererka fiilada ee xadhig kasta waa la gaabiyey.Dib-u-celintani waxay hawlgelisaa qaybta hoose ee cududda la dhaqaajin karo.Marka danabku uu eber ku jiro isla wareeggaas, fiilada kulul ee SMA ayaa lagu qaboojiyey heerkul ka hooseeya martensite, taas oo ku soo laabatay booskeedii asalka ahaa.Marka la eego xaaladaha walaaca eber, siliga SMA ayaa marka hore si aan fiicneyn u fidiyay guga eexda si uu u gaaro heerka martensitic.Wareegga, oo uu dhex maraayo siligga SMA, ayaa u dhaqaaqa sababtoo ah isku-buufinta la abuuray iyada oo la adeegsanayo garaaca wadnaha ee siliga SMA (SPA waxay gaartaa marxaladda austenite), taas oo horseedaysa kicinta kabaalka dhaqaaqa.Marka siliga SMA dib loo dhigo, guga eexda waxa ay abuurtaa xoog iska soo horjeeda isaga oo sii fidinaya guga.Marka diiqada ku jirta korantada kicinta ay noqoto eber, siliga SMA wuu dheereeyaa oo beddelaa qaabkiisa sababtoo ah qaboojinta qasabka ah, oo gaarta marxaladda martensitic double.
Nidaamka toosiyaha toosan ee SMA-ku-salaysan ee la soo jeediyay wuxuu leeyahay qaabayn laba-geesood ah kaas oo fiilooyinka SMA ay xagal ku jiraan.(a) wuxuu muujinayaa qaabka CAD ee tusaalaha, kaas oo sheegaya qaybo ka mid ah iyo macnahooda tusaalaha, (b, d) waxay u taagan yihiin tusaalaha tijaabada ah ee la sameeyay35.Halka (b) uu muujinayo aragtida sare ee tusaalaha oo leh isku xirka korantada iyo ilaha eexda iyo cabbiraadaha cadaadiska la isticmaalo, (d) muujinayso aragtida habaynta.(e) Jaantuska hab-dhaqdhaqaaq toosan oo leh fiilooyin SMA ah oo la dhigo laba-geesoodka wakhti kasta t, oo muujinaya jihada iyo koorsada fiber-ka iyo xoogga muruqa.(c) 2-DOF isku xirka asaasiga ah ee wareega ayaa loo soo jeediyay in la geeyo laba diyaaradood oo SMA ku salaysan.Sida la muujiyey, xiriirku wuxuu u gudbiyaa dhaqdhaqaaq toosan oo ka socda darawalka hoose ilaa cududda sare, isagoo abuuraya xiriir wareeg ah.Dhanka kale, dhaqdhaqaaqa labada lamaane ee prisms waxay la mid yihiin dhaqdhaqaaqa wadista marxaladda koowaad ee lakabka badan.
Daraasad tijaabo ah ayaa lagu sameeyay tusaalaha lagu muujiyay sawirka 9b si loo qiimeeyo waxqabadka wadista laba-geesoodka ah ee ku salaysan SMA.Sida ku cad Jaantuska 10a, habaynta tijaabadu waxay ka koobnayd sahay koronto oo DC ah oo barnaamijaysan si ay u siiso tamarta wax gelinta fiilooyinka SMA.Sida ku cad fig.10b, cabirka cadaadiska piezoelectric (PACEline CFT/5kN) ayaa loo isticmaalay in lagu cabbiro xoogga xannibaadda iyadoo la adeegsanayo xogta xogta Graphtec GL-2000.Xogta waxaa duubaya martigeliyaha si loo darso.Cabiraadaha cadayga iyo cod-weyneyayaashu waxay u baahan yihiin koronto joogto ah si ay u soo saaraan calaamada danab.Calaamadaha u dhigma waxaa loo beddelaa wax soo saar koronto iyadoo loo eegayo dareenka dareenka xoogga piezoelectric iyo xuduudaha kale sida lagu qeexay Jadwalka 2. Marka garaaca garaaca wadnaha la isticmaalo, heerkulka siliga SMA ayaa kor u kaca, taasoo keenaysa in xadhigga SMA uu cadaadiyo, taas oo keenta in jileeyaha uu abuuro xoog.Natiijooyinka tijaabada ah ee soosaarka xoogga muruqa ee garaaca korantada gelinta ee 7 V ayaa lagu muujiyay berdaha.2a.
(a) Nidaam toosan oo toos ah oo ku saleysan SMA ayaa lagu dejiyay tijaabada si loo cabbiro xoogga uu sameeyay jileeyaha.Unugga culeyska ayaa cabbiraya xoogga xannibaadda waxaana ku shaqeeya sahay koronto oo 24 V DC ah.Hoos-u-dhac 7 V ah ayaa lagu dabaqay dhammaan dhererka fiilada iyadoo la adeegsanayo sahayda korantada ee barnaamijka GW Instek.Siligga SMA wuu yaraadaa kuleyl dartiis, cududda la guuri karo waxay la xiriirtaa unugga rarka oo waxay sameysaa xoog xannibid.Unugga culeyska ayaa ku xiran GL-2000 xogta logger waxaana xogta lagu keydiyaa martigeliyaha si loo sii habeeyo.(b) Jaantuska muujinaya silsiladda qaybaha habaynta tijaabada ee lagu cabbirayo xoogga muruqa.
Alaabooyinka xusuusta qaabaysan waxay ku faraxsan yihiin tamarta kulaylka, markaa heerkulku wuxuu noqdaa halbeeg muhiim ah oo lagu baranayo ifafaalaha xusuusta qaabka.Tijaabo ahaan, sida ku cad Jaantuska 11a, sawirka kulaylka iyo cabbiraadaha heerkulka ayaa lagu sameeyay prototype SMA-ku-salaysan firfircoonida divalerate.Ilaha DC ee barnaamijka la samayn karo ayaa cod galiyay fiilooyinka SMA ee habaynta tijaabada ah, sida ku cad Jaantuska 11b.Isbeddelka heerkulka siliga SMA waxaa lagu cabbiray wakhtiga dhabta ah iyadoo la adeegsanayo kamarad sare oo LWIR ah (FLIR A655sc).Martigeliyaha wuxuu isticmaalaa software-ka ResearchIR si uu u duubo xogta habsocod dheeri ah oo dambe.Marka garaaca garaaca wadnaha la isticmaalo, heerkulka siliga SMA wuu kordhaa, taasoo keenaysa in xadhigga SMA uu yaraado.On berde.Jaantuska 2b wuxuu muujinayaa natiijooyinka tijaabada ah ee heerkulka siliga SMA iyo wakhtiga loogu talagalay garaaca korantada 7V.
Waqtiga boostada: Seb-28-2022