Kea leboha ha u etetse Nature.com.Mofuta oa sebatli oo u o sebelisang o na le tšehetso e fokolang ea CSS.Bakeng sa boiphihlelo bo botle ka ho fetesisa, re khothaletsa hore o sebelise sebatli se ntlafalitsoeng (kapa o tima Compatibility Mode ho Internet Explorer).Khabareng, ho netefatsa ts'ehetso e tsoelang pele, re tla fana ka sebaka sa marang-rang ntle le mekhoa le JavaScript.
Li-actuator li sebelisoa hohle 'me li theha motsamao o laoloang ka ho sebelisa matla a nepahetseng a ho hlasimolla kapa torque ho etsa ts'ebetso e fapaneng ho tsa tlhahiso le liindasteri.Tlhokahalo ea li-drive tse potlakang, tse nyane le tse sebetsang hantle ho feta ke ho nts'etsapele mahlale a moralo oa li-drive.Li-drive tsa Shape Memory Alloy (SMA) li fana ka melemo e mengata ho feta li-drive tse tloaelehileng, ho kenyelletsa le tekanyo e phahameng ea matla ho boima.Phatlalatsong ena, ho ile ha etsoa actuator e masiba a mabeli a SMA e kopanyang melemo ea mesifa ea masiba ea tsamaiso ea likokoana-hloko le thepa e ikhethang ea li-SMA.Phuputso ena e hlahloba le ho atolosa li-actuator tsa SMA tse fetileng ka ho hlahisa mohlala oa lipalo oa actuator e ncha e thehiloeng ho tlhophiso ea mohala oa bimodal SMA le ho e leka ka liteko.Ha ho bapisoa le li-drive tse tsebahalang tse thehiloeng ho SMA, matla a ts'ebetso ea koloi e ncha e bonyane makhetlo a 5 (ho fihla ho 150 N).Theko e tšoanang ea boima ba 'mele ke hoo e ka bang 67%.Liphetho tsa tlhahlobo ea kutloisiso ea meralo ea lipalo li na le thuso bakeng sa ho lokisa maemo a moralo le ho utloisisa lintlha tsa bohlokoa.Phuputso ena e tsoela pele ho hlahisa lebelo la mekhahlelo e mengata ea Nth le ka sebelisoang ho ntlafatsa matla a matla.Li-actuator tsa mesifa tse fapaneng tse thehiloeng ho SMA li na le mefuta e mengata ea lits'ebetso, ho tloha ho li-automation ho isa lits'ebetsong tse nepahetseng tsa phepelo ea lithethefatsi.
Litsamaiso tsa baeloji, joalo ka libopeho tsa mesifa ea liphoofolo tse anyesang, li ka kenya tšebetsong li-activators tse ngata tse poteletseng1.Liphoofolo tse anyesang li na le libopeho tse fapaneng tsa mesifa, e 'ngoe le e 'ngoe e sebeletsa morero o itseng.Leha ho le joalo, boholo ba sebopeho sa mesifa ea mammalian e ka aroloa ka lihlopha tse peli tse pharaletseng.Parallel le pennate.Ka har'a li-hamstrings le li-flexible tse ling, joalo ka ha lebitso le bontša, mesifa e tšoanang e na le likhoele tsa mesifa tse bapileng le tendon e bohareng.Letoto la likhoele tsa mesifa le hlophisitsoe 'me le hokahanngoa ka mokhoa o sebetsang ke lithane tse hokahantsoeng tse li potolohileng.Le hoja ho boleloa hore mesifa ena e na le leeto le leholo (ho khutsufatsa peresente), matla a bona a mesifa ka kakaretso a fokola haholo.Ka lehlakoreng le leng, ka triceps namane mesifa2 (lateral gastrocnemius (GL) 3, medial gastrocnemius (GM) 4 le soleus (SOL)) le extensor femoris (quadriceps) 5,6 pennate mesifa mesifa e fumanoa mesifa7.Ka sebopeho sa pinnate, likhoele tsa mesifa ka har'a mesifa ea bipennate li teng ka mahlakoreng ka bobeli a tendon e bohareng ka li-angles tse oblique (pinnate angles).Pennate e tsoa lentsoeng la Selatine "penna", le bolelang "pene", 'me, joalokaha ho bontšitsoe feiga.1 e na le ponahalo e kang ea masiba.Likhoele tsa mesifa ea pennate li khuts'oane 'me li khelohile ho ea karolong e telele ea mesifa.Ka lebaka la sebopeho sa pinnate, ho tsamaea ka kakaretso ha mesifa ena ho fokotsehile, e leng se lebisang ho likarolo tse fapaneng le tsa longitudinal tsa mokhoa o khutsufatsang.Ka lehlakoreng le leng, ts'ebetso ea mesifa ena e lebisa ho matla a holimo a mesifa ka kakaretso ka lebaka la tsela eo sebaka sa physiological cross-sectional se lekantsoeng.Ka hona, bakeng sa sebaka se fanoeng sa cross-sectional, mesifa ea pennate e tla ba matla 'me e tla hlahisa matla a phahameng ho feta mesifa e nang le likhoele tse tšoanang.Matla a hlahisoang ke likhoele tsa motho ka mong a hlahisa matla a mesifa boemong ba macroscopic mothapong oo oa mesifa.Ho phaella moo, e na le thepa e ikhethang joalo ka shrinkage e potlakileng, tšireletso khahlanong le tšenyo e tsitsitseng, ho fokotsa.E fetola kamano pakeng tsa ho kenya fiber le matla a mesifa ka ho sebelisa likarolo tse ikhethang le ho rarahana ha geometri ea tlhophiso ea fiber e amanang le mela ea mesifa ea liketso.
Ho bonts'itsoe litšoantšo tsa meralo e teng ea li-actuator tse thehiloeng ho SMA mabapi le meralo ea mesifa ea bimodal, mohlala (a), e emelang tšebelisano ea matla a tactile moo sesebelisoa sa letsoho se ts'oaroang ke lithapo tsa SMA se kenngoeng holim'a roboto e nang le mabili a mabeli e ikemetseng ea mobile9,10., (b) Robotic orbital prosthesis e nang le bohanyetsi bo behiloeng SMA spring-loaded orbital prosthesis.Boemo ba leihlo la maiketsetso bo laoloa ke letšoao le tsoang ho mesifa ea mahlo ea leihlo11, (c) li-actuator tsa SMA li loketse ho sebelisoa ka tlas'a metsi ka lebaka la karabelo ea bona e phahameng ea maqhubu le lebelo le tlaase.Ka tlhophiso ena, li-actuator tsa SMA li sebelisetsoa ho etsa motsamao oa leqhubu ka ho etsisa motsamao oa litlhapi, (d) li-actuator tsa SMA li sebelisetsoa ho etsa roboto ea tlhahlobo ea phala e nyane e ka sebelisang molao-motheo oa ts'ebetso ea inch worm, e laoloang ke ho sisinyeha ha likhoele tsa SMA ka har'a mocha oa 10, (e) e bonts'a tataiso ea likhoele tsa mesifa le ho hlahisa li-fiber tsa mesifa le ho hlahisa li-fiber tsa mesifa ka har'a matla a SMA. ka sebopeho sa mesifa ea pennate.
Li-actuator li fetohile karolo ea bohlokoa ea litsamaiso tsa mochini ka lebaka la mefuta e mengata ea lits'ebetso.Ka hona, tlhoko ea li-drive tse nyane, tse potlakileng le tse sebetsang hantle e ba tsa bohlokoa.Leha a na le melemo, li-drive tsa setso li ipakile li bitsa chelete e ngata ebile li nka nako ho li hlokomela.Li-actuator tsa Hydraulic le pneumatic li rarahane ebile li theko e boima 'me li ka senyeha, mathata a lubrication le ho hloleha ha likarolo.Ho arabela tlhokong, ho tsepamisitsoe maikutlo ho nts'etsopele ea li-activator tse bolokang chelete e ngata, tse ntlafalitsoeng ka boholo le tse tsoetseng pele tse ipapisitseng le lisebelisoa tse bohlale.Patlisiso e ntseng e tsoela pele e shebana le li-actuator tsa shape memory alloy (SMA) ho fihlela tlhoko ena.Li-actuator tsa Hierarchical li ikhethile ka hore li kopanya li-actuator tse ngata ho li-subsystems tsa macro scales tse rarahaneng ho fana ka ts'ebetso e eketsehileng le e atolositsoeng.Tabeng ena, mesifa ea mesifa ea motho e hlalositsoeng ka holimo e fana ka mohlala o babatsehang oa multilayered actuation e joalo ea multilayer.Boithuto ba hajoale bo hlalosa mochini oa SMA oa maemo a mangata o nang le likarolo tse 'maloa tsa koloi (lithapo tsa SMA) tse tsamaellanang le li-fiber orientations tse teng mesifa ea bimodal, e ntlafatsang ts'ebetso ea koloi ka kakaretso.
Sepheo sa mantlha sa actuator ke ho hlahisa tlhahiso ea matla ea mochini joalo ka matla le ho falla ka ho fetola matla a motlakase.Li-alloys tsa memori ea sebopeho ke sehlopha sa lisebelisoa tse "bohlale" tse ka khutlisetsang sebopeho sa tsona mochesong o phahameng.Tlas'a meroalo e phahameng, ho eketseha ha mocheso oa terata ea SMA ho lebisa ho hlaphoheloeng ha sebopeho, ho bakang matla a matla a ho sebetsa ha a bapisoa le lisebelisoa tse fapaneng tse bohlale tse tlamelletsoeng ka kotloloho.Ka nako e ts'oanang, tlas'a meroalo ea mochini, li-SMA li fetoha brittle.Tlas'a maemo a itseng, mojaro oa cyclic o ka monya le ho lokolla matla a mochini, o bonts'a liphetoho tse fetohang tsa sebopeho sa hysteretic.Thepa ena e ikhethang e etsa hore SMA e be e loketseng li-sensor, damping ea vibration mme haholo-holo li-actuator12.Ka sena kelellong, ho bile le lipatlisiso tse ngata mabapi le li-drive tse thehiloeng ho SMA.Ho lokela ho hlokomeloa hore li-actuator tse thehiloeng ho SMA li etselitsoe ho fana ka motsamao oa ho fetolela le oa ho potoloha bakeng sa mefuta e fapaneng ea likopo13,14,15.Leha ho entsoe li-activator tse ling tsa rotary, bafuputsi ba thahasella haholo li-activator tsa mela.Li-activator tsena tsa linear li ka aroloa ka mefuta e meraro ea li-activator: li-actuator tse lehlakoreng le le leng, li-displacement le tse fapaneng 16 .Qalong, li-drive tse nyalisitsoeng li entsoe hammoho le SMA le li-drive tse ling tse tloaelehileng.Mohlala o mong o joalo oa mochini o nyalisitsoeng oa SMA-based hybrid linear actuator ke ts'ebeliso ea mohala oa SMA o nang le enjene ea DC ho fana ka matla a ka bang 100 N le phallo e kholo17.
E 'ngoe ea tsoelo-pele ea pele ho likoloi tse thehiloeng ka ho feletseng ho SMA e ne e le SMA parallel drive.Ho sebelisa lithapo tse ngata tsa SMA, mochini o tsamaisanang o thehiloeng ho SMA o etselitsoe ho eketsa matla a koloi ka ho beha lithapo tsohle tsa SMA18 ka ho bapisa.Khokahano e tšoanang ea li-actuator ha e hloke matla a mangata feela, empa hape e fokotsa matla a phallo ea terata e le 'ngoe.Phoso e 'ngoe ea li-actuator tse thehiloeng ho SMA ke maeto a fokolang ao ba ka a fihlelang.Ho rarolla bothata bona, ho ile ha etsoa thapo ea thapo ea SMA e nang le leballo le feto-fetohang ho eketsa phallo le ho fihlela motsamao oa mola, empa ha ea ka ea hlahisa matla a phahameng19.Mehaho e bonolo le masela a liroboto a thehiloeng holim'a li-alloys tsa memori ea sebopeho li ntlafalitsoe haholo-holo molemong oa ho matlafatsa20,21,22.Bakeng sa lits'ebetso moo ho hlokahalang lebelo le phahameng, ho tlalehiloe lipompo tse tsamaisoang ka komporo ho sebelisoa lifilimi tse tšesaane tsa SMA bakeng sa lits'ebetso tse tsamaisoang ke micropump23.Maqhubu a koloi a lera le lesesaane la SMA ke ntlha ea bohlokoa ho laola lebelo la mokhanni.Ka hona, li-motor tsa SMA linear li na le karabelo e matla ho feta SMA spring kapa rod motors.Liroboto tse bonolo le theknoloji e hapang ke lisebelisoa tse ling tse peli tse sebelisang li-actuator tse thehiloeng ho SMA.Mohlala, ho nka sebaka sa actuator e tloaelehileng e sebelisitsoeng ho 25 N space clamp, ho ile ha ntlafatsoa sebopeho sa memory alloy parallel actuator 24.Ketsahalong e 'ngoe, mochine o bonolo oa SMA o ile oa etsoa ho itšetlehile ka terata e nang le matrix e kentsoeng e khonang ho hlahisa matla a ho hula a mangata a 30 N. Ka lebaka la thepa ea bona ea mechine, li-SMA li boetse li sebelisetsoa ho hlahisa li-actuator tse etsisang liketsahalo tsa likokoana-hloko.E 'ngoe ea tsoelo-pele e joalo e kenyelletsa roboto ea lisele tse 12 e leng biomimetic ea ntho e kang earthworm e nang le SMA ho hlahisa motsamao oa sinusoidal ho mollo26,27.
Joalokaha ho boletsoe pejana, ho na le moeli ho matla a phahameng a ka fumanoang ho li-actuator tse teng tse thehiloeng ho SMA.Ho rarolla bothata bona, thuto ena e fana ka sebopeho sa mesifa sa biomimetic bimodal.E tsamaisoa ke terata ea motsoako oa memori ea sebopeho.E fana ka tsamaiso ea lihlopha e kenyelletsang lithapo tse 'maloa tsa alloy memory.Ho fihlela joale, ha ho li-actuator tse thehiloeng ho SMA tse nang le meralo e tšoanang e tlalehiloeng libukeng.Tsamaiso ena e ikhethang le e ncha e thehiloeng ho SMA e ile ea ntlafatsoa ho ithuta boitšoaro ba SMA nakong ea ho lumellana ha mesifa ea bimodal.Ha ho bapisoa le li-actuator tse teng tse thehiloeng ho SMA, sepheo sa thuto ena e ne e le ho theha biomimetic dipvalerate actuator ho hlahisa matla a phahameng haholo ka molumo o monyenyane.Ha ho bapisoa le li-drive tse khannoang ka li-stepper motor tse sebelisoang meahong ea li-automation le taolo ea HVAC, moralo o reriloeng oa SMA-based bimodal drive o fokotsa boima ba mochini oa koloi ka 67%.Ho tse latelang, mantsoe "mesifa" le "khanni" a sebelisoa ka mokhoa o ts'oanang.Phuputso ena e batlisisa papiso ea multiphysics ea koloi e joalo.Boitšoaro ba mochini oa litsamaiso tse joalo bo ithutoa ka mekhoa ea liteko le tlhahlobo.Likabelo tsa matla le mocheso li ile tsa hlahlojoa ka ho eketsehileng ka matla a ho kenya letsoho a 7 V. Ka mor'a moo, ho ile ha etsoa tlhahlobo ea parametric ho utloisisa hantle kamano pakeng tsa likarolo tsa bohlokoa le matla a tlhahiso.Qetellong, li-activators tsa hierarchical li 'nile tsa nahanoa' me liphello tsa boemo bo phahameng li hlahisitsoe e le sebaka se ka bang teng nakong e tlang bakeng sa li-activator tse seng tsa makenete bakeng sa lisebelisoa tsa maiketsetso.Ho ea ka liphetho tsa lithuto tse boletsoeng ka holimo, tšebeliso ea mohaho oa mohato o le mong e hlahisa matla a bonyane makhetlo a mane ho isa ho a mahlano ho feta li-actuator tse thehiloeng ho SMA tse tlalehiloeng.Ho phaella moo, matla a tšoanang a ho khanna a hlahisoang ke ho khanna ka mekhahlelo e mengata ho bontšitsoe ho feta makhetlo a leshome a li-drive tse tloaelehileng tse thehiloeng ho SMA.Boithuto bona bo tlaleha lintlha tsa bohlokoa ka ho sebelisa tlhahlobo ea kutloisiso lipakeng tsa meralo e fapaneng le mefuta e fapaneng ea ho kenya.Bolelele ba pele ba mohala oa SMA (\(l_0\)), pinnate angle (\(\ alpha\)) le palo ea likhoele tse le' ngoe (n) mokhoeng o mong le o mong o na le phello e mpe e matla ho boholo ba matla a ho khanna.matla, ha motlakase o kenang (matla) o ne o amana hantle.
SMA terata e bonts'a phello ea memori ea sebopeho (SME) e bonoang lelapeng la nickel-titanium (Ni-Ti) la li-alloys.Ka tloaelo, li-SMA li bonts'a mekhahlelo e 'meli e itšetlehileng ka mocheso: mohato o tlase oa mocheso le mohato o phahameng oa mocheso.Mekhahlelo ka bobeli e na le thepa e ikhethang ka lebaka la boteng ba meaho e fapaneng ea kristale.Mokhahlelong oa austenite (mohato o phahameng oa mocheso) o teng ka holim'a mocheso oa phetoho, thepa e bontša matla a phahameng 'me e holofetse hampe tlas'a mojaro.Alloy e sebetsa joalo ka tšepe e sa hloekang, kahoo e khona ho mamella likhatello tse phahameng tsa actuation.Ho nka monyetla ka thepa ena ea li-alloys tsa Ni-Ti, lithapo tsa SMA li thethehile ho etsa actuator.Mefuta e nepahetseng ea tlhahlobo e nts'etsopele ho utloisisa mekhoa ea mantlha ea boits'oaro ba mocheso oa SMA tlasa ts'usumetso ea liparamente tse fapaneng le lijeometri tse fapaneng.Ho ile ha fumanoa tumellano e ntle pakeng tsa liphetho tsa liteko le tsa tlhahlobo.
Phuputso ea liteko e ile ea etsoa ho latela mohlala o bontšitsoeng setšoantšong sa 9a ho hlahloba ts'ebetso ea koloi ea bimodal e thehiloeng ho SMA.Tse peli tsa thepa ena, matla a hlahisoang ke koloi (matla a mesifa) le mocheso oa mohala oa SMA (thempereichara ea SMA), li ile tsa lekanyetsoa ka liteko.Ha phapang ea motlakase e ntse e eketseha ka bolelele bohle ba terata ka koloing, mocheso oa mohala o eketseha ka lebaka la phello ea mocheso oa Joule.Motlakase oa ho kenya o ne o sebelisoa ka mekhahlelo e 'meli ea 10-s (e bontšitsoeng e le matheba a khubelu setšoantšong sa 2a, b) ka nako ea pholileng ea 15-s pakeng tsa potoloho e' ngoe le e 'ngoe.Matla a thibelang a ne a lekanngoa ho sebelisoa mochine oa khatello ea piezoelectric, 'me mocheso oa mocheso oa mohala oa SMA o ne o hlahlojoa ka nako ea sebele ho sebelisoa k'hamera ea LWIR ea boemo bo phahameng ba saense (sheba litšobotsi tsa lisebelisoa tse sebelisoang Lethathamong la 2).e bontša hore nakong ea matla a phahameng a motlakase, mocheso oa terata o eketseha monotonically, empa ha ho se na hona joale o phallang, mocheso oa mohala o tsoela pele ho oa.Setupong sa hajoale sa liteko, mocheso oa mohala oa SMA o theohile nakong ea ho pholisa, empa o ne o ntse o le kaholimo ho mocheso o teng.Ka feiga.2e e bonts'a sets'oants'o sa mocheso mohala oa SMA o nkiloeng ho kh'amera ea LWIR.Ka lehlakoreng le leng, ka feiga.2a e bonts'a matla a thibelang a hlahisoang ke sistimi ea drive.Ha matla a mesifa a feta matla a ho tsosolosa a selemo, letsoho le sisinyehang, joalokaha ho bontšoa ho Setšoantšo sa 9a, le qala ho tsamaea.Hang ha ts'ebetso e qala, letsoho le tsamaeang le kopana le kutlo, ho theha matla a 'mele, joalo ka ha ho bonts'itsoe feiga.2c,d.Ha mocheso o phahameng o le haufi le \(84\,^{\circ}\hbox {C}\), matla a holimo a hlokometsoeng ke 105 N.
Kerafo e bonts'a liphetho tsa liteko tsa mocheso oa terata ea SMA le matla a hlahisoang ke SMA-based bimodal actuator nakong ea lipotoloho tse peli.Motlakase oa ho kenya o sebelisoa ka mekhahlelo e 'meli ea metsotsoana ea 10 (e bontšitsoeng e le matheba a khubelu) ka nako ea metsotsoana e 15 e pholileng pakeng tsa potoloho ka 'ngoe.Mohala oa SMA o sebelisitsoeng bakeng sa liteko e ne e le terata ea 0.51 mm bophara ea Flexinol ho tloha Dynalloy, Inc. (a) Kerafo e bontša matla a liteko a fumanoeng ho feta lipotoloho tse peli, (c, d) e bontša mehlala e 'meli e ikemetseng ea ketso ea li-activator tsa letsoho tse tsamaeang ka PACEline CFT / 5kN piezoelectric force transducer, (b) terata e kholo ea nako e bonts'a mocheso oa nako e telele (b) terata ea nako eohle ea graph e bonts'a graph. napshot e nkiloeng terateng ea SMA ho sebelisoa k'hamera ea LWIR ea software ea FLIR ResearchIR.Mekhahlelo ea geometri e nkiloeng litekong e fanoe ho Lethathamo.ngoe.
Liphetho tsa papiso ea mohlala oa lipalo le liphetho tsa liteko li bapisoa tlas'a boemo ba motlakase o kenang oa 7V, joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Fig.5.Ho ea ka liphello tsa tlhahlobo ea parametric le e le ho qoba monyetla oa ho futhumala ho feteletseng ha mohala oa SMA, matla a 11.2 W a ne a fanoa ho actuator.Motlakase o ka khonehang oa DC o ile oa sebelisoa ho fana ka 7V e le motlakase o kenang, 'me motlakase oa 1.6A o ile oa lekanyetsoa ho pholletsa le terata.Matla a hlahisoang ke koloi le mocheso oa SDR o eketseha ha ho sebelisoa hona joale.Ka matla a ho kenya letsoho a 7V, matla a phahameng a tlhahiso a fumanoang ho tsoa liphethong tsa papiso le liphetho tsa liteko tsa potoloho ea pele ke 78 N le 96 N, ka ho latellana.Potoloho ea bobeli, matla a phahameng a tlhahiso ea papiso le liphetho tsa liteko e ne e le 150 N le 105 N, ka ho latellana.Phapang lipakeng tsa litekanyo tsa matla a ho koala le data ea liteko e kanna ea bakoa ke mokhoa o sebelisoang ho lekanya matla a ho koala.Liphetho tsa liteko tse bontšitsoeng ho feiga.5a e lumellana le tekanyo ea matla a ho notlela, ao hape a ileng a lekanngoa ha mochine oa koloi o ne o kopana le PACEline CFT/5kN piezoelectric force transducer, joalokaha ho bontšitsoe feiga.2sKa hona, ha mochine oa koloi o sa kopane le sensor ea matla qalong ea sebaka se pholileng, matla hang-hang a fetoha zero, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 2d.Ntle le moo, li-parameter tse ling tse amang sebopeho sa matla lipotolohong tse latelang ke boleng ba nako ea pholileng le coefficient ea phetisetso ea mocheso oa convective potolohong e fetileng.Ho tloha feiga.2b, ho ka bonoa hore ka mor'a nako ea pholileng ea metsotsoana ea 15, mohala oa SMA ha oa ka oa fihla mocheso oa kamore 'me kahoo o ne o e-na le mocheso o phahameng oa pele (\(40\,^{\circ }\hbox {C}\)) nakong ea potoloho ea bobeli ea ho khanna ha e bapisoa le potoloho ea pele (\(25\, ^{\circ}\hbox {C}\)).Ka hona, ha ho bapisoa le potoloho ea pele, mocheso oa mohala oa SMA nakong ea potoloho ea bobeli ea ho futhumatsa o fihla mocheso oa pele oa austenite (\(A_s\)) pele ho nako 'me o lula nakong ea phetoho nako e telele, e leng se bakang khatello le matla.Ka lehlakoreng le leng, kabo ea mocheso nakong ea lipotoloho tsa ho futhumatsa le ho pholisa tse fumanoeng litekong le lipapisong li na le boleng bo holimo ba ho tšoana le mehlala e tsoang tlhahlobong ea thermographic.Tlhahlobo ea papiso ea data ea mocheso oa mohala oa SMA ho tsoa litekong le lipapisong e bonts'itse ho tsitsana nakong ea potoloho ea ho futhumatsa le ho pholisa le ka har'a mamello e amohelehang bakeng sa data ea liteko.Mocheso o phahameng oa mohala oa SMA, o fumanoeng ho tsoa liphellong tsa papiso le liteko tsa potoloho ea pele, ke \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) le \(75\,^{\circ }\hbox {C}\, ka ho latellana),' me potolohong ea bobeli mocheso o phahameng oa SMA terata ke ^\(C) terata ea SMA, \(9) le 94 rc, \(9) \ circ }\ hbox {C}\).Mohlala o tsoetseng pele o tiisa phello ea phello ea mohopolo oa sebopeho.Karolo ea mokhathala le ho chesa haholo ha ea ka ea nkoa tlhahlobisong ena.Nakong e tlang, mohlala o tla ntlafatsoa ho kenyelletsa histori ea khatello ea kelello ea mohala oa SMA, e leng ho etsang hore e tšoanelehe bakeng sa likopo tsa boenjiniere.Matla a ho khanna le mocheso oa mocheso oa SMA o fumanoeng ho tloha ho Simulink thibela li ka har'a mamello e amohelehang ea data ea liteko tlas'a boemo ba motlakase oa motlakase oa ho kenya letsoho oa 7 V. Sena se tiisa ho nepahala le ho tšepahala ha mokhoa o tsoetseng pele oa lipalo.
Moetso oa lipalo o entsoe tikolohong ea MathWorks Simulink R2020b ho sebelisoa li-equation tsa mantlha tse hlalositsoeng karolong ea Mekhoa.Ka feiga.3b e bonts'a setšoantšo sa block sa mohlala oa Simulink lipalo.Mohlala o ne o etsisoa bakeng sa 7V input voltage pulse joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 2a, b.Litekanyetso tsa litekanyetso tse sebelisitsoeng papisong li thathamisitsoe ho Lethathamo la 1. Liphetho tsa papiso ea mekhoa ea nakoana li hlahisoa ho Lipalo 1 le 1. Litšoantšo tsa 3a le 4. Ka feiga.4a,b e bonts'a motlakase o kentsoeng mohala oa SMA le matla a hlahisoang ke actuator e le ts'ebetso ea nako. Nakong ea phetoho e fapaneng (ho futhumatsa), ha mocheso oa mohala oa SMA, \(T <A_s^{\prime}\) (stress-modified austenite phase start heat), tekanyo ea phetoho ea karoloana ea martensite volume (\(\ dot{\xi }\)) e tla ba zero. Nakong ea phetoho e fapaneng (ho futhumatsa), ha mocheso oa mohala oa SMA, \(T <A_s^{\prime}\) (stress-modified austenite phase start heat), tekanyo ea phetoho ea karoloana ea martensite volume (\(\ dot{\ xi }\)) e tla ba zero. Во время обратного превращения (нагрева), когда температура проволоки SMA, \(T < A_s^{\prime}\) (температура начала аустенитной проволоки SMA, \(T < A_s^{\prime}\)) сть изменения объемной доли мартенсита (\(\dot{\ xi }\)) будет равно нулю. Nakong ea phetoho e fapaneng (ho futhumatsa), ha mocheso oa mohala oa SMA, \(T <A_s^{\prime}\) (mocheso o fetotsoeng oa khatello ea kelello ea austenite), tekanyo ea phetoho ea karoloana ea molumo oa martensite (\(\ dot{\ xi }\ )) e tla ba zero.在反向转变（加热）过程中，当SMA 线温度\(T < A_s^{\prime}\))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) Sephetho sa ketsiso se bonts'ang kabo ea mocheso le mocheso o bakoang ke khatello ea maikutlo ka har'a sesebelisoa sa SMA-based divalerate actuator.Ha mocheso oa terata o tšela mocheso oa phetoho ea austenite sethaleng sa ho futhumatsa, mocheso o fetotsoeng oa austenite o qala ho eketseha, 'me ka ho tšoanang, ha mocheso oa mohala o tšela mocheso oa phetoho ea martensitic sethaleng sa ho pholile, mocheso oa phetoho oa martensitic oa fokotseha.SMA bakeng sa mohlala oa tlhahlobo ea ts'ebetso ea actuation.(Bakeng sa pono e qaqileng ea tsamaiso e ’ngoe le e ’ngoe e nyenyane ea mohlala oa Simulink, bona karolo ea sehlomathiso sa faele ea tlatsetso.)
Liphetho tsa tlhahlobo ea kabo ea liparamente tse fapaneng li bonts'oa bakeng sa lipotoloho tse peli tsa motlakase oa 7V (metsotsoana e 10 ea ho futhumatsa le metsotsoana e 15 ea ho thella).Leha (ac) le (e) li bonts'a kabo ea nako, ka lehlakoreng le leng, (d) le (f) li bonts'a kabo ea mocheso.Bakeng sa maemo a kenyelletsoeng a fapaneng, khatello e phahameng ea khatello e hlokometsoeng ke 106 MPa (tlase ho 345 MPa, matla a tlhahiso ea terata), matla ke 150 N, boholo ba ho falla ke 270 µm, 'me karoloana e fokolang ea martensitic ke 0.91.Ka lehlakoreng le leng, phetoho ea khatello ea kelello le phetoho ea karolo ea molumo oa martensite e nang le mocheso o tšoana le litšobotsi tsa hysteresis.
Tlhaloso e tšoanang e sebetsa ho phetoho e tobileng (ho pholile) ho tloha karolong ea austenite ho ea karolong ea martensite, moo mocheso oa terata oa SMA (T) le mocheso oa ho qetela oa khatello e fetotsoeng ea martensite phase (\(M_f^{\prime}\ )) e ntle haholo.Ka feiga.4d,f e bonts'a phetoho khatellong ea khatello ea maikutlo (\(\sigma\)) le karolo ea molumo oa martensite (\(\xi\)) mohala oa SMA e le ts'ebetso ea phetoho ea mocheso oa mohala oa SMA (T), bakeng sa lipotoloho tse peli tsa ho khanna.Ka feiga.Setšoantšo sa 3a se bonts'a phetoho ea mocheso oa terata ea SMA ka nako ho latela phallo ea motlakase oa ho kenya.Joalo ka ha ho bonoa setšoantšong, mocheso oa mohala o ntse o eketseha ka ho fana ka mohloli oa mocheso ho zero voltage le ho pholile ho latelang ha terata.Nakong ea ho futhumatsa, phetoho ea martensite ho ea karolong ea austenite e qala ha mocheso oa mohala oa SMA (T) o tšela mocheso o lokiselitsoeng oa austenite nucleation (\(A_s^{\prime}\)).Nakong ena, mohala oa SMA oa hatelloa mme actuator e hlahisa matla.Hape nakong ea pholileng, ha mocheso oa mohala oa SMA (T) o tšela mocheso oa nucleation oa khatello e fetotsoeng ea martensite phase (\(M_s^{\prime}\)) ho na le phetoho e ntle ho tloha karolong ea austenite ho ea karolong ea martensite.matla a ho khanna a fokotseha.
Likarolo tsa mantlha tsa boleng ba koloi ea bimodal e thehiloeng ho SMA li ka fumanoa ho tsoa liphethong tsa papiso.Tabeng ea "voltage pulse input", mocheso oa mohala oa SMA oa eketseha ka lebaka la phello ea mocheso oa Joule.Boleng ba pele ba karolo ea martensite volume (\(\xi\)) e behiloe ho 1, kaha thepa e qalong e le karolo ea martensitic ka ho feletseng.Ha terata e ntse e tsoela pele ho futhumala, mocheso oa mohala oa SMA o feta mocheso o lokiselitsoeng oa austenite nucleation \ (A_s ^ {\ prime} \), e leng se bakang ho fokotseha ha karoloana ea molumo oa martensite, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 4c.Ho phaella moo, ka feiga.4e e bontša kabo ea lichapo tsa actuator ka nako, le ka feiga.5 - matla a ho khanna e le ts'ebetso ea nako.Sistimi e amanang le equation e kenyelletsa mocheso, karoloana ea molumo oa martensite, le khatello ea maikutlo e hlahang terateng, e bakang ho honyela ha mohala oa SMA le matla a hlahisoang ke actuator.Joalokaha ho bontšitsoe feiga.4d,f, phapano ea motlakase ka mocheso le phapano ea karoloana ea molumo oa martensite ka mocheso o tsamaellana le litšoaneleho tsa hysteresis tsa SMA ketsahalong e etsisitsoeng ho 7 V.
Papiso ea litekanyetso tsa ho khanna e ile ea fumanoa ka liteko le lipalo tsa tlhahlobo.Lithapo li ne li le tlas'a motlakase oa 7 V bakeng sa metsotsoana ea 10, ebe li pholile ka metsotsoana ea 15 (mohato o pholileng) ka nako e 'meli.The angle pinnate e behiloe ho \(40^{\ circ}\) 'me bolelele ba pele ba mohala oa SMA leotong le leng le le leng la phini bo behiloe ho 83mm.(a) Ho lekanya matla a ho khanna ka cell cell (b) Ho shebella mocheso oa terata ka k'hamera ea thermal infrared.
E le ho utloisisa tšusumetso ea likarolo tsa 'mele holim'a matla a hlahisoang ke koloi, ho ile ha etsoa tlhahlobo ea kutloisiso ea mohlala oa lipalo ho likarolo tse khethiloeng tsa' mele, 'me litekanyetso li behiloe ho latela tšusumetso ea tsona.Ntlha ea pele, ho etsa sampole ea liparamente tsa mohlala ho ile ha etsoa ho sebelisoa melao-motheo ea meralo ea liteko e ileng ea latela kabo e tšoanang (sheba Supplementary Section on Sensitivity Analysis).Tabeng ena, litekanyetso tsa mohlala li kenyelletsa motlakase oa ho kenya (\(V_{in}\)), bolelele ba mohala oa pele oa SMA (\(l_0\)), angle ea triangle (\(\alpha\)), bias spring constant (\( K_x\ )), convective heat transfer coefficient (\(h_T\)) le palo ea makala a unimodal (n).Mohato o latelang, matla a tlhōrō a mesifa a ile a khethoa e le tlhokahalo ea moralo oa thuto 'me liphello tsa parametric tsa sehlopha ka seng sa mefuta-futa ka matla li ile tsa fumanoa.Lits'oants'o tsa leholiotsoana bakeng sa tlhahlobo ea kutloisiso li ne li nkiloe ho li-coefficients tsa correlation bakeng sa parameter ka 'ngoe, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 6a.
(a) Boleng ba coefficient ea khokahano ea liparamente tsa mohlala le phello ea bona ho matla a phahameng a tlhahiso ea lihlopha tse 2500 tse ikhethileng tsa liparamente tsa mohlala tse kaholimo li bonts'oa morerong oa sefefo.Kerafo e bonts'a khokahano ea maemo ea matšoao a 'maloa.Ho hlakile hore \(V_{in}\) ke eona feela parameter e nang le kamano e ntle, 'me \(l_0\) ke parameter e nang le kamano e mpe ka ho fetisisa.Phello ea li-parameter tse fapaneng ka motsoako o fapaneng holim'a matla a mesifa a phahameng a bontšoa ho (b, c).\(K_x\) e tloha ho 400 ho isa ho 800 N/m le n mefuta ho tloha ho 4 ho isa ho 24. Voltage (\(V_{in}\)) e fetotsoe ho tloha ho 4V ho ea ho 10V, bolelele ba terata (\(l_{0} \)) bo fetohile ho tloha ho 40 ho isa ho 100 mm, le lehlakoreng la mohatla (\) ( ^ 6) le fapaneng \ rc (\) ( ^ ^\ alpha \) (\) ^ ^ ).
Ka feiga.6a e bonts'a morero oa leholiotsoana oa li-coefficients tse fapaneng tsa khokahano bakeng sa paramethara ka 'ngoe e nang le litlhoko tsa moralo oa peak drive force.Ho tloha feiga.6a ho ka bonoa hore parameter ea motlakase (\(V_{in}\)) e amana ka ho toba le matla a mangata a hlahisoang,' me convective heat transfer coefficient (\(h_T\)), flame angle (\ (\alpha\)) ), displacement spring constant (\(K_x\)) e amana hampe le matla a tlhahiso le bolelele ba pele ba SMA le bolelele ba pele ba SMA () le terata ea pele ea SMA () e bonts'a ho lumellana ho matla ho fapaneng Tabeng ea ho lumellana ka ho toba Tabeng ea boleng bo phahameng ba coefficient ea voltage coefficient (\(V_ {in}\)) e bontša hore parameter ena e na le phello e kholo ka ho fetisisa ho matla a matla.Tlhahlobo e 'ngoe e ts'oanang e lekanya matla a tlhōrō ka ho hlahloba phello ea li-parameter tse sa tšoaneng ka motsoako o fapaneng oa libaka tse peli tsa computational, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 6b, c.\(V_{in}\) le \(l_0\), \(\alpha\) le \(l_0\) di na le dipaterone tse tshwanang, mme kerafo e bontsha hore \(V_{in}\) le \(\alpha\ ) le \(\alpha\) di na le dipaterone tse tshwanang.Maemo a manyane a \(l_0\) a fella ka matla a holimo.Merero e meng e 'meli e lumellana le Setšoantšo sa 6a, moo n le \(K_x\) li amanang hampe le \(V_{in}\) li amanang hantle.Tlhahlobo ena e thusa ho hlalosa le ho lokisa mekhoa e susumetsang eo matla a tlhahiso, stroke le katleho ea tsamaiso ea koloi e ka fetoloang ho latela litlhoko le kopo.
Mosebetsi oa hajoale oa lipatlisiso o hlahisa le ho batlisisa li-drive tsa maemo a holimo tse nang le maemo a N.Boemong ba maemo a mabeli, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 7a, moo ho e-na le terata e 'ngoe le e' ngoe ea SMA ea actuator ea boemo ba pele, tokisetso ea bimodal e finyelloa, joalokaha ho bontšitsoe feiga.9e.Ka feiga.7c e bonts'a hore na terata ea SMA e pota-potiloe joang ka letsoho le tsamaeang (letsoho le thusang) le tsamaeang feela ka tsela ea longitudinal.Leha ho le joalo, letsoho la mantlha le tsamaeang le tsoela pele ho tsamaea ka mokhoa o ts'oanang le letsoho le suthehang la sethala sa 1 se nang le mekhahlelo e mengata.Ka tloaelo, koloi ea N-stage e etsoa ka ho nkela mohala oa SMA sebaka sa \(N-1\) sebaka ka koloi ea mohato oa pele.Ka lebaka leo, lekala le leng le le leng le etsisa mohato oa pele oa koloi, ntle le lekala le tšoereng terata ka boeona.Ka tsela ena, ho ka etsoa meaho ea sehlaha e hlahisang matla a mangata ho feta matla a likoloi tsa mantlha.Thutong ena, bakeng sa boemo bo bong le bo bong, bolelele ba terata ea SMA bo sebetsang ka ho feletseng ba 1 m bo ile ba nkoa, joalokaha ho bontšitsoe ka mokhoa oa tabular setšoantšong sa 7d.Hona joale ka terata e 'ngoe le e' ngoe moralong o mong le o mong o sa lumellaneng le prestress le voltage e hlahang karolong e 'ngoe le e' ngoe ea terata ea SMA lia tšoana boemong bo bong le bo bong.Ho ea ka mohlala oa rona oa ho hlahloba, matla a hlahisoang a amana hantle le boemo, athe ho falla ho amana hampe.Ka nako e ts'oanang, ho ne ho e-na le khoebo pakeng tsa ho falla le matla a mesifa.Joalo ka ha ho bonoa feiga.7b, ha matla a mangata a finyelloa ka palo e kholo ka ho fetisisa ea lihlopha, phallo e kholo ka ho fetisisa e bonoa karolong e tlaase ka ho fetisisa.Ha boemo ba bolaoli bo behiloe ho \ ( N = 5 \ ), matla a tlhōrō ea mesifa ea 2.58 kN e ile ea fumanoa ka lichapo tse 2 tse hlokometsoeng \ (\ upmu \) m.Ka lehlakoreng le leng, mohato oa pele oa koloi o hlahisa matla a 150 N ka sekhahla sa 277 \ (\ upmu \) m.Li-actuator tse nang le maemo a mangata li khona ho etsisa mesifa ea 'nete ea baeloji, moo mesifa ea maiketsetso e thehiloeng ho li-alloys tsa mohopolo oa sebopeho e khonang ho hlahisa matla a phahameng haholo ka metsamao e nepahetseng le e ntle.Mefokolo ea moralo ona oa miniaturized ke hore ha bolaoli bo ntse bo eketseha, motsamao o fokotsehile haholo mme ho rarahana ha ts'ebetso ea tlhahiso ea koloi ho eketseha.
(a) Mehato e 'meli (\(N=2\)) e nang le sebopeho sa memori ea alloy linear actuator system e bonts'oa ho tlhophiso ea bimodal.Moetso o reriloeng o finyelloa ka ho nkela terata ea SMA sebakeng sa pele se nang le li-actuator ka sethala se le seng se nang le sethala.(c) Tlhophiso e sa sebetseng hantle ea sethala sa bobeli sa multilayer actuator.(b) Kabo ea matla le phalliso ho ipapisitsoe le palo ea maemo e hlalositsoe.Ho fumanoe hore tlhōrō ea matla a actuator e amana hantle le tekanyo ea tekanyo ho graph, ha stroke e amana hampe le tekanyo ea tekanyo.Mohala oa hona joale le oa pele ho terata ka 'ngoe o lula o le teng maemong ohle.(d) Tafole e bontša palo ea lipompo le bolelele ba terata ea SMA (fiber) boemong bo bong le bo bong.Litšobotsi tsa lithapo li bontšoa ke index 1, 'me palo ea makala a bobeli (e le' ngoe e amanang le leoto le ka sehloohong) e bontšoa ke palo e kholo ka ho fetisisa ea ho ngolisa.Ka mohlala, boemong ba 5, \(n_1\) e bolela palo ea lithapo tsa SMA tse teng mohahong o mong le o mong oa bimodal, 'me \(n_5\) e bolela palo ea maoto a thusang (le leng le hokahane le leoto le leholo).
Mekhoa e fapaneng e khothalelitsoe ke bafuputsi ba bangata ho etsa mohlala oa boits'oaro ba li-SMA tse nang le mohopolo oa sebopeho, tse ipapisitseng le thepa ea thermomechanical e tsamaisanang le liphetoho tsa macroscopic sebopeho sa kristale se amanang le phetoho ea mohato.Tlhahiso ea mekhoa ea constitutive e rarahane ka tlhaho.Mokhoa o sebelisoang haholo oa phenomenological o khothalelitsoe ke Tanaka28 mme o sebelisoa haholo lits'ebetsong tsa boenjiniere.Mohlala oa phenomenological o hlahisitsoeng ke Tanaka [28] o nka hore karolo ea molumo oa martensite ke ts'ebetso e hlakileng ea mocheso le khatello ea maikutlo.Hamorao, Liang le Rogers29 le Brinson30 ba ile ba etsa tlhahiso ea mohlala oo ho oona ho neng ho nkoa hore matla a phetoho ea mohato ke cosine ea motlakase le mocheso, ka liphetoho tse fokolang tsa mohlala.Becker le Brinson ba ile ba etsa tlhahiso ea setšoantšo sa mohato se thehiloeng ho mohlala oa kinetic ho etsa mohlala oa boitšoaro ba thepa ea SMA tlas'a maemo a ho laela ka mokhoa o sa reroang hammoho le liphetoho tse sa fellang.Banerjee32 e sebelisa mokhoa oa Bekker le Brinson31 phase diagram dynamics ho etsisa tekanyo e le 'ngoe ea manipulator e entsoeng ke Elahinia le Ahmadian33.Mekhoa ea kinetic e thehiloeng ho litšoantšo tsa mekhahlelo, e nahanang ka phetoho ea nonmonotonic ea motlakase le mocheso, ho thata ho e sebelisa lits'ebetsong tsa boenjiniere.Elakhinia le Ahmadian ba lebisa tlhokomelo mefokolong ena ea mekhoa e teng ea phenomenological mme ba fana ka tlhahiso ea mokhoa o atolositsoeng oa phenomenological ho hlahloba le ho hlalosa boitšoaro ba mohopolo oa sebopeho tlas'a maemo leha e le afe a rarahaneng a ho laela.
Mohlala oa sebopeho sa mohala oa SMA o fana ka khatello ea maikutlo (\(\sigma\)), khatello (\(\epsilon\)), mocheso (T), le karoloana ea molumo oa martensite (\(\xi\)) ea mohala oa SMA.Mohlala oa phenomenological constitutive o ile oa hlahisoa pele ke Tanaka28 mme hamorao oa amoheloa ke Liang29 le Brinson30.Derivative ea equation e na le foromo:
moo E ke karolo e itšetlehileng ka SMA Young's modulus e fumanoeng ka ho sebelisa \(\playstyle E =\xi E_M + (1-\xi )E_A\) le \(E_A\) le \(E_M\) e emelang modulus ea Young ke mekhahlelo ea austenitic le martensitic, ka ho latellana,' me coefficient ea thermal expansion by (T\).Karolo ea monehelo oa karolo ea phetoho ke \(\Omega = -E \epsilon _L\) le \(\epsilon _L\) ke mofuta o phahameng ka ho fetisisa o ka khutlisoang mohala oa SMA.
Phase dynamics equation e tsamaellana le ts'ebetso ea cosine e ntlafalitsoeng ke Liang29 mme hamorao ea amoheloa ke Brinson30 sebakeng sa tšebetso ea exponential e hlahisitsoeng ke Tanaka28.Mohlala oa phetoho ea mohato ke katoloso ea mohlala o hlahisitsoeng ke Elakhinia le Ahmadian34 mme o fetotsoe ho latela maemo a phetoho ea mohato a fanoeng ke Liang29 le Brinson30.Maemo a sebelisoang bakeng sa mohlala ona oa phetoho ea mohato a sebetsa tlas'a meroalo e rarahaneng ea thermomechanical.Ka motsotso o mong le o mong oa nako, boleng ba karolo ea molumo oa martensite bo baloa ha ho etsoa mohlala oa constitutive equation.
Equation e busang ea retransformation, e hlahisitsoeng ke phetoho ea martensite ho austenite tlas'a maemo a futhumatsang, e tjena:
moo \(\xi\) e leng karoloana ea bolumo ea martensite, \(\xi _M\) ke karolo ea molumo oa martensite e fumanoeng pele ho futhumatsa, \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\), \ (\displaystyle b_A = -a_A/C_A\) le \(C_A\) - curve (s) terata, terata, terata, terata, terata, terata, terata. _f\) - qalo le qetello ea mohato oa austenite, ka ho latellana, mocheso.
Equation ea taolo ea phetoho e tobileng, e emeloang ke phetoho ea karolo ea austenite ho martensite tlas'a maemo a pholileng, ke:
moo \(\xi _A\) ke karolo ea molumo oa martensite e fumanoeng pele ho pholile, \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) le \ ( C_M \) - curve fitting parameters, T - SMA wires_ thetempelehre, marten ea ho qetela, marten le mocheso oa sebaka sa ho qetela. ly.
Ka mor'a hore li-equations (3) le (4) li aroloe, li-equations tse fapaneng le tse tobileng tsa phetoho li nolofalloa ka mokhoa o latelang:
Nakong ea phetoho ea pele le morao \(\eta _{\sigma}\) le \(\eta _{T}\) li nka litekanyetso tse fapaneng.Li-equations tsa mantlha tse amanang le \(\eta _{\sigma}\) le \(\eta _{T}\) li nkiloe le ho tšohloa ka botlalo karolong e 'ngoe.
Matla a futhumatsang a hlokahalang ho phahamisa mocheso oa mohala oa SMA a tsoa ho phello ea mocheso oa Joule.Matla a futhumatsang a kenngoa kapa a lokolloa ke mohala oa SMA a emeloa ke mocheso o patehileng oa phetoho.Tahlehelo ea mocheso terata ea SMA e bakoa ke phetiso e qobelloang, 'me ka lebaka la phello e sa tsotelleng ea mahlaseli, tekano ea matla a mocheso ke e latelang:
Moo \(m_{wire}\) e leng boima ba kakaretso ea mohala oa SMA, \(c_{p}\) ke matla a khethehileng a mocheso oa SMA, \(V_{in}\) ke motlakase o sebelisoang ho terata, \(R_{ohm} \ ) - ho hanyetsa ho itšetlehile ka mohato SMA, e hlalosoang e le;\(R_{ohm} = (l/A_{sefapano})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\ ) moo \(r_M\) le \(r_A\) e leng SMA phase resistivity ho martensite le austenite, ka ho latellana, \(A_{c}\) ke sebaka se ka holimo sa SMA wire .Mocheso o patehileng oa phetoho ea terata, T le \(T_{\infty}\) ke mocheso oa mohala oa SMA le tikoloho, ka ho latellana.
Ha terata ea motsoako oa memori e sebetsa, terata ea hatella, e etsa hore ho be le matla lekaleng ka leng la moralo oa bimodal o bitsoang fiber force.Matla a likhoele tsa khoele e 'ngoe le e' ngoe ea mohala oa SMA hammoho a etsa hore mesifa e sebetse, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 9e.Ka lebaka la ho ba teng ha seliba se leeme, kakaretso ea matla a mesifa ea Nth multilayer actuator ke:
Ho kenya \ (N = 1 \) ho equation (7), matla a mesifa ea prototype ea pele ea bimodal drive a ka fumanoa ka tsela e latelang:
moo n palo ea maoto a unimodal, \(F_m\) ke matla a mesifa a hlahisoang ke koloi, \ (F_f\) ke matla a fiber ho SMA terata, \(K_x\) ke ho tiea ha leeme.spring, \(\ alpha\) ke angle ea kgutlotharo, \(x_0\) ke sephetho sa pele sa bias spring ho ts'oara thapo ea SMA sebakeng sa pele ho tsitsipano, mme \(\ Delta x\) ke leeto la actuator.
Kakaretso ea ho falla kapa ho sisinyeha ha koloi (\(\ Delta x\)) ho itšetlehile ka matla (\(\ sigma\)) le khatello (\(\epsilon\)) ho terata ea SMA ea sethaleng sa Nth, koloi e behiloe ho (bona setšoantšo sa karolo e eketsehileng ea tlhahiso):
Li-equations tsa kinematic li fana ka kamano pakeng tsa drive deformation (\(\epsilon\)) le displacement kapa displacement (\(\Delta x\)).Phetoho ea terata ea Arb e le ts'ebetso ea bolelele ba terata ea Arb ea pele (\(l_0\)) le bolelele ba terata (l) ka nako efe kapa efe lekaleng le le leng le le leng ke ka tsela e latelang:
moo \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) e fumanwang ka ho sebedisa foromo ya cosine ho \(\Delta\)ABB', jwalo ka ha ho bontshitswe ho Setšoantšo sa 8. Bakeng sa mokhahlelo oa pele oa koloi (\) (x) x, (N = \\ Del) ke \(N =\_\) le \(\alpha _1\) ke \(\alpha \) joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 8, ka ho khetholla nako ho tloha ho Equation (11) le ho beha boleng ba l, sekhahla sa khatello se ka ngoloa joalo ka:
moo \(l_0\) e leng bolelele ba pele ba terata ea SMA, l ke bolelele ba terata ka nako efe kapa efe t lekaleng le le leng la unimodal, \(\epsilon\) ke deformation e hlahisitsoeng terata ea SMA, le \(\alpha \) ke angle ea kgutlotharo, \(\Delta x\) ke drive offset (joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong 8).
Kaofela n meaho ea tlhoro e le 'ngoe (\(n=6\) setšoantšong sena) e hokahane ka letoto le \(V_{in}\) joalo ka motlakase oa ho kenya.Mothati oa I: Sets'oants'o sa moralo oa terata ea SMA sebopehong sa bimodal tlas'a maemo a motlakase oa zero Mothati oa II: Sebopeho se laoloang se bontšoa moo mohala oa SMA o hatelloang ka lebaka la phetoho e khelohileng, joalo ka ha ho bontšoa ke mohala o mofubelu.
E le bopaki ba mohopolo, ho ile ha hlahisoa mochini oa SMA-based bimodal drive ho leka tlhahiso e etsisoang ea li-equation tsa motheo ka liphetho tsa liteko.Mohlala oa CAD oa mochini o kenyang li-bimodal linear o bontšitsoe feiga.9a.Ka lehlakoreng le leng, ka feiga.9c e bonts'a moralo o mocha o reriloeng bakeng sa khokahanyo ea prismatic e potolohang e sebelisang mochini o sebetsang oa lifofane tse peli oa SMA o nang le sebopeho sa bimodal.Likarolo tsa drive li entsoe ho sebelisoa tlhahiso ea tlatsetso ho printa ea Ultimaker 3 Extended 3D.Thepa e sebelisoang bakeng sa khatiso ea 3D ea likarolo ke polycarbonate e loketseng thepa e thibelang mocheso kaha e matla, e tšoarella ebile e na le mocheso o phahameng oa phetoho ea likhalase (110-113 \(^{\circ }\) C).Ho phaella moo, Dynalloy, Inc. Flexinol shape memory alloy terata e ile ea sebelisoa litekong, 'me thepa ea thepa e lumellanang le terata ea Flexinol e ne e sebelisoa lipapisong.Lithapo tse ngata tsa SMA li hlophisitsoe e le likhoele tse teng ka tlhophiso ea bimodal ea mesifa ho fumana matla a phahameng a hlahisoang ke li-actuator tsa multilayer, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 9b, d.
Joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 9a, sekhutlo se matla se entsoeng ke terata ea SMA ea letsoho le sisinyehang e bitsoa angle (\(\ alpha\)).Ka li-clamp tsa terminal tse khomaretsoeng ka ho le letšehali le ka ho le letona, terata ea SMA e ts'oareloa ka lehlakoreng le lakatsehang la bimodal.Sesebelisoa sa bias spring se tšoaretsoeng sehokelong sa selemo se etselitsoe ho lokisa lihlopha tse fapaneng tsa leeme la selemo ho latela palo (n) ea likhoele tsa SMA.Ho phaella moo, sebaka sa likarolo tse tsamaeang se entsoe e le hore mohala oa SMA o pepesehetse tikolohong e ka ntle bakeng sa ho phopholetsa convection e qobelloang.Lipoleiti tse holimo le tse ka tlase tsa kopano e ka tlosoang li thusa ho boloka terata ea SMA e folile ka li-cutouts tse extruded tse etselitsoeng ho fokotsa boima ba 'mele.Ho phaella moo, lipheletsong tse peli tsa mohala oa CMA li tsitsitse ho li-terminals tse letšehali le tse nepahetseng, ka ho latellana, ka crimp.Plunger e khomaretsoe pheletsong e 'ngoe ea kopano e suthang ho boloka sebaka pakeng tsa lipoleiti tse ka holimo le tse tlase.Plunger e boetse e sebelisetsoa ho sebelisa matla a thibelang ho sensor ka ho kopana le ho lekanya matla a thibelang ha mohala oa SMA o sebetsa.
Sebopeho sa mesifa sa bimodal SMA se hoketsoe ka motlakase ka letoto mme se tsamaisoa ke motlakase oa pulse voltage.Nakong ea potoloho ea motlakase oa motlakase, ha motlakase o sebelisoa 'me mohala oa SMA o futhumatsoa ka holim'a mocheso oa pele oa austenite, bolelele ba terata khoeleng e' ngoe le e 'ngoe bo khutsufatsoa.Ho khutlisa hona ho kenya tšebetsong subassembly ea letsoho e suthang.Ha motlakase o ne o le zero ka potoloho e tšoanang, terata e futhumetseng ea SMA e ile ea pholile ka tlas'a mocheso oa sebaka sa martensite, kahoo e khutlela sebakeng sa eona sa pele.Tlas'a maemo a khatello ea maikutlo, terata ea SMA e qala ho otlolloa ka mokhoa o sa reroang ke seliba sa leeme ho fihla sebakeng se senyehileng sa martensitic.The screw, eo terata ea SMA e fetang ka eona, e tsamaea ka lebaka la khatello e entsoeng ka ho sebelisa motlakase oa motlakase ho terata ea SMA (SPA e fihla karolong ea austenite), e lebisang ho ts'ebetsong ea lever e tsamaeang.Ha terata ea SMA e khutlisetsoa morao, selemo sa leeme se hlahisa matla a hanyetsanang ka ho otlolla selemo ho ea pele.Ha khatello ea motlakase ea motlakase e fetoha zero, terata ea SMA ea lelefatsa ebe e fetola sebopeho sa eona ka lebaka la ho phopholetsa ha convection e qobelloang, ho fihlela mohato oa martensitic habeli.
Sistimi e reriloeng e thehiloeng ho SMA-based linear actuator e na le tlhophiso ea bimodal moo lithapo tsa SMA li chekoang.(a) e bonts'a mohlala oa CAD oa mohlala, o bolelang likarolo tse ling le meelelo ea tsona bakeng sa mohlala, (b, d) e emela prototype e ntlafalitsoeng ea liteko35.Le ha (b) e bonts'a ponahalo e holimo ea mohlala o nang le likhokahano tsa motlakase le liliba tse tšehelitseng le li-gauge tsa khatello tse sebelisitsoeng, (d) e bonts'a pono ea seta.(e) Sets'oants'o sa linear actuation system e nang le lithapo tsa SMA tse behiloeng ka makhetlo a mabeli ka nako efe kapa efe t, e bonts'ang tataiso le tsela ea fiber le matla a mesifa.(c) Khokahano ea 2-DOF ea rotational prismatic e khothalelitsoe bakeng sa ho kenya mochini oa lifofane tse peli tse thehiloeng ho SMA.Joalo ka ha ho bonts'itsoe, sehokelo se fetisa motsamao oa mola ho tloha ka tlase ho drive ho ea letsohong le kaholimo, ho theha khokahano ea potoloho.Ka lehlakoreng le leng, ho tsamaea ha para ea li-prism ho tšoana le ho tsamaea ha multilayer ea pele ea ho khanna.
Phuputso ea liteko e ile ea etsoa ho latela mohlala o bontšitsoeng setšoantšong sa 9b ho hlahloba ts'ebetso ea koloi ea bimodal e thehiloeng ho SMA.Joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 10a, tlhophiso ea liteko e ne e kenyelletsa phepelo ea motlakase e ka khonehang ea DC ho fana ka motlakase oa ho kenya lithapong tsa SMA.Joalokaha ho bontšitsoe feiga.10b, tekanyo ea khatello ea piezoelectric (PACEline CFT / 5kN) e ne e sebelisetsoa ho lekanya matla a thibelang ho sebelisa Graphtec GL-2000 data logger.Lintlha li ngotsoe ke moamoheli bakeng sa boithuto bo eketsehileng.Li-gauge tsa khatello le li-amplifiers tsa charge li hloka phepelo ea motlakase e sa feleng ho hlahisa lets'oao la motlakase.Lipontšo tse lumellanang li fetoloa hore e be lihlahisoa tsa matla ho ea ka kutloisiso ea sensor ea matla a piezoelectric le li-parameter tse ling tse hlalositsoeng ho Lethathamo la 2. Ha motlakase oa motlakase o sebelisoa, mocheso oa mohala oa SMA oa eketseha, o etsa hore mohala oa SMA o hatelle, o etsang hore actuator e hlahise matla.Liphetho tsa liteko tsa tlhahiso ea matla a mesifa ka phallo ea motlakase ea 7 V li bonts'oa feiga.2a.
(a) Sistimi ea li-linear actuator e thehiloeng ho SMA e thehiloe tekong ea ho lekanya matla a hlahisoang ke actuator.Sele ea mojaro e lekanya matla a thibelang 'me e tsamaisoa ke matla a 24 V DC.Ho theoha ha motlakase oa 7 V ho ile ha sebelisoa bolelele bohle ba thapo ho sebelisoa phepelo ea motlakase ea DC e hlophisitsoeng ea GW Instek.Mohala oa SMA oa honyela ka lebaka la mocheso, 'me letsoho le sisinyehang le kopana le sele ea mojaro 'me le fana ka matla a ho thibela.Sele ea mojaro e hokahane le GL-2000 data logger mme data e bolokoa ho moamoheli bakeng sa ts'ebetso e tsoelang pele.(b) Setšoantšo se bontšang ketane ea likarolo tsa setupong sa liteko bakeng sa ho lekanya matla a mesifa.
Li-alloys tsa memori tsa sebopeho li thabisoa ke matla a mocheso, kahoo mocheso o fetoha parameter ea bohlokoa bakeng sa ho ithuta ketsahalo ea mohopolo oa sebopeho.Ka teko, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 11a, litšoantšo tsa mocheso le litekanyo tsa mocheso li ile tsa etsoa ho prototype SMA-based divalerate actuator.Mohloli o hlophisitsoeng oa DC o kentse motlakase oa motlakase ho lithapo tsa SMA nakong ea tlhahlobo ea liteko, joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 11b.Phetoho ea mocheso oa mohala oa SMA e lekantsoe ka nako ea sebele ho sebelisoa k'hamera ea LWIR e phahameng (FLIR A655sc).Moamoheli o sebelisa software ea ResearchIR ho rekota data bakeng sa ts'ebetso e tsoelang pele ea morao-rao.Ha motlakase oa motlakase o sebelisoa, mocheso oa mohala oa SMA oa eketseha, o etsa hore mohala oa SMA o honyele.Ka feiga.Setšoantšo sa 2b se bontša liphetho tsa liteko tsa mocheso oa terata ea SMA khahlano le nako bakeng sa pulse ea 7V input voltage.
Nako ea poso: Sep-28-2022