Asante kwa kutembelea Nature.com.Toleo la kivinjari unachotumia lina uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Upatanifu katika Internet Explorer).Wakati huo huo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tutatoa tovuti bila mitindo na JavaScript.
Viigizaji hutumiwa kila mahali na huunda mwendo unaodhibitiwa kwa kutumia nguvu sahihi ya msisimko au torati kufanya shughuli mbalimbali katika utengenezaji na mitambo ya viwandani.Haja ya viendeshi vya kasi zaidi, vidogo na vyema zaidi ni kuendesha ubunifu katika muundo wa kiendeshi.Viendeshi vya Aloi ya Kumbukumbu ya Umbo (SMA) hutoa idadi ya faida juu ya viendeshi vya kawaida, ikiwa ni pamoja na uwiano wa juu wa nguvu-kwa-uzito.Katika tasnifu hii, kitendaji chenye manyoya mawili ya SMA kilitengenezwa ambacho kinachanganya faida za misuli ya manyoya ya mifumo ya kibaolojia na sifa za kipekee za SMA.Utafiti huu unachunguza na kupanua viamilishi vya awali vya SMA kwa kutengeneza kielelezo cha hisabati cha kiwezeshaji kipya kulingana na mpangilio wa waya wa SMA wa pande mbili na kuujaribu kwa majaribio.Ikilinganishwa na anatoa zinazojulikana kulingana na SMA, nguvu ya uanzishaji wa gari mpya ni angalau mara 5 zaidi (hadi 150 N).Kupunguza uzito sawa ni karibu 67%.Matokeo ya uchanganuzi wa unyeti wa miundo ya hisabati ni muhimu kwa kurekebisha vigezo vya muundo na kuelewa vigezo muhimu.Utafiti huu zaidi unatoa kiendeshi cha ngazi nyingi cha Nth ambacho kinaweza kutumika kuimarisha zaidi mienendo.Viamilisho vya misuli vilivyobadilika kulingana na SMA vina anuwai ya matumizi, kutoka kwa ujenzi wa kiotomatiki hadi mifumo sahihi ya utoaji wa dawa.
Mifumo ya kibayolojia, kama vile miundo ya misuli ya mamalia, inaweza kuamilisha vitendaji vingi vya hila1.Mamalia wana muundo tofauti wa misuli, kila mmoja hutumikia kusudi fulani.Hata hivyo, sehemu kubwa ya muundo wa tishu za misuli ya mamalia inaweza kugawanywa katika makundi mawili makubwa.Sambamba na pennate.Katika hamstrings na vinyunyuzi vingine, kama jina linavyopendekeza, misuli sambamba ina nyuzi za misuli sambamba na tendon ya kati.Mlolongo wa nyuzi za misuli umewekwa na kuunganishwa kiutendaji na kiunganishi kinachowazunguka.Ingawa misuli hii inasemekana kuwa na safari kubwa (asilimia ya kufupisha), nguvu zao za jumla za misuli ni ndogo sana.Kinyume chake, katika triceps ndama muscle2 (lateral gastrocnemius (GL)3, medial gastrocnemius (GM)4 na soleus (SOL)) na extensor femoris (quadriceps)5,6 pennate misuli tishu hupatikana katika kila misuli7.Katika muundo wa pinnate, nyuzi za misuli katika musculature ya bipennate zipo pande zote mbili za tendon ya kati kwenye pembe za oblique (pembe za pinnate).Pennate linatokana na neno la Kilatini "penna", ambalo linamaanisha "kalamu", na, kama inavyoonyeshwa kwenye mtini.1 ina mwonekano unaofanana na unyoya.Nyuzi za misuli ya pennate ni fupi na zimewekwa kwenye mhimili wa longitudinal wa misuli.Kutokana na muundo wa pinnate, uhamaji wa jumla wa misuli hii umepunguzwa, ambayo inaongoza kwa vipengele vya transverse na longitudinal ya mchakato wa kufupisha.Kwa upande mwingine, uanzishaji wa misuli hii husababisha nguvu ya juu ya misuli kwa ujumla kutokana na jinsi eneo la msalaba wa kisaikolojia hupimwa.Kwa hiyo, kwa eneo fulani la sehemu ya msalaba, misuli ya pennate itakuwa na nguvu na itazalisha nguvu za juu zaidi kuliko misuli yenye nyuzi zinazofanana.Nguvu zinazozalishwa na nyuzi za kibinafsi huzalisha nguvu za misuli katika kiwango cha macroscopic katika tishu hiyo ya misuli.Kwa kuongezea, ina mali ya kipekee kama shrinkage haraka, ulinzi dhidi ya uharibifu wa mvutano, mto.Inabadilisha uhusiano kati ya uingizaji wa nyuzi na pato la nguvu ya misuli kwa kutumia vipengele vya kipekee na utata wa kijiometri wa mpangilio wa nyuzi unaohusishwa na mistari ya utendaji ya misuli.
Imeonyeshwa michoro ya michoro ya miundo iliyopo ya viendeshaji kulingana na SMA inayohusiana na usanifu wa misuli miwili, kwa mfano (a), inayowakilisha mwingiliano wa nguvu ya kugusa ambapo kifaa chenye umbo la mkono kinachowashwa na nyaya za SMA huwekwa kwenye roboti ya rununu ya magurudumu mawili inayojiendesha9,10., (b) Uunganisho wa obiti wa roboti uliowekwa kiupinzani na kiungo bandia cha obiti cha SMA kilichojaa chemchemi.Msimamo wa jicho la bandia hudhibitiwa na ishara kutoka kwa misuli ya jicho ya jicho11, (c) Viendeshaji vya SMA ni bora kwa matumizi ya chini ya maji kutokana na majibu yao ya juu ya mzunguko na kipimo cha chini cha data.Katika usanidi huu, vitendaji vya SMA hutumiwa kuunda mwendo wa mawimbi kwa kuiga mwendo wa samaki, (d) Vitendaji vya SMA hutumika kuunda roboti ya ukaguzi wa bomba ndogo ambayo inaweza kutumia kanuni ya mwendo wa inchi ya minyoo, inayodhibitiwa na usogeo wa waya za SMA ndani ya chaneli ya 10, (e) inaonyesha mwelekeo wa nyuzi za kusinyaa na kuunda misuli ya contractile ya SMA, upangaji wa tishu za misuli ya contractile ya SMA, uundaji wa tishu za misuli ya waya kwenye gati la SMA. katika muundo wa misuli ya pennate.
Viigizaji vimekuwa sehemu muhimu ya mifumo ya mitambo kwa sababu ya anuwai ya matumizi.Kwa hiyo, haja ya anatoa ndogo, kasi na ufanisi zaidi inakuwa muhimu.Licha ya faida zao, anatoa za jadi zimeonekana kuwa ghali na zinazotumia muda kutunza.Waendeshaji wa hydraulic na nyumatiki ni ngumu na ya gharama kubwa na wanakabiliwa na kuvaa, matatizo ya lubrication na kushindwa kwa sehemu.Kwa kukabiliana na mahitaji, lengo ni kuunda viimilisho vya gharama nafuu, vilivyoboreshwa kwa ukubwa na vya hali ya juu kulingana na nyenzo mahiri.Utafiti unaoendelea ni kuangalia vitendaji vya aloi ya umbo la kumbukumbu (SMA) ili kukidhi hitaji hili.Viimilisho vya hali ya juu ni vya kipekee kwa kuwa vinachanganya viamilishi vingi tofauti katika mifumo midogo midogo midogo ya kijiometri ili kutoa utendakazi ulioongezeka na kupanuliwa.Katika suala hili, tishu za misuli ya binadamu iliyoelezwa hapo juu hutoa mfano bora wa multilayered wa uanzishaji huo wa multilayered.Utafiti wa sasa unaelezea kiendeshi cha ngazi mbalimbali cha SMA kilicho na vipengele kadhaa vya kiendeshi vya mtu binafsi (waya za SMA) zilizounganishwa na mwelekeo wa nyuzi zilizopo kwenye misuli ya bimodal, ambayo inaboresha utendaji wa jumla wa gari.
Kusudi kuu la kitendaji ni kutoa pato la nguvu la kimitambo kama vile nguvu na uhamishaji kwa kubadilisha nishati ya umeme.Aloi za kumbukumbu za sura ni darasa la vifaa vya "smart" ambavyo vinaweza kurejesha sura yao kwa joto la juu.Chini ya mizigo ya juu, ongezeko la joto la waya wa SMA husababisha urejeshaji wa umbo, na kusababisha msongamano wa juu wa nishati ya uanzishaji ikilinganishwa na nyenzo mahiri zilizounganishwa moja kwa moja.Wakati huo huo, chini ya mizigo ya mitambo, SMA huwa brittle.Chini ya hali fulani, mzigo wa mzunguko unaweza kunyonya na kutolewa nishati ya mitambo, kuonyesha mabadiliko ya umbo la hysteretic.Sifa hizi za kipekee hufanya SMA kuwa bora kwa vitambuzi, unyevu wa vibration na haswa vitendaji12.Kwa kuzingatia hili, kumekuwa na utafiti mwingi katika viendeshi vinavyotegemea SMA.Ikumbukwe kwamba vitendaji vinavyotegemea SMA vimeundwa ili kutoa mwendo wa kutafsiri na wa mzunguko kwa aina mbalimbali za matumizi13,14,15.Ingawa baadhi ya viimilisho vya mzunguko vimeundwa, watafiti wanavutiwa zaidi na viimilisho vya mstari.Viamilisho hivi vya mstari vinaweza kugawanywa katika aina tatu za viimilisho: viamilishi vyenye mwelekeo mmoja, uhamishaji na utofautishaji 16 .Hapo awali, anatoa za mseto ziliundwa pamoja na SMA na anatoa zingine za kawaida.Mfano mmoja kama huo wa kipenyo cha mstari wa mseto wa SMA ni matumizi ya waya ya SMA yenye motor DC kutoa nguvu ya kutoa karibu 100 N na uhamishaji muhimu17.
Moja ya maendeleo ya kwanza katika viendeshi kulingana kabisa na SMA ilikuwa kiendeshi sambamba cha SMA.Kwa kutumia waya nyingi za SMA, kiendeshi sambamba cha SMA kimeundwa ili kuongeza uwezo wa nguvu wa kiendeshi kwa kuweka waya zote za SMA18 sambamba.Uunganisho wa sambamba wa watendaji hauhitaji tu nguvu zaidi, lakini pia hupunguza nguvu ya pato la waya moja.Hasara nyingine ya viendeshaji vya SMA ni usafiri mdogo wanaoweza kufikia.Ili kutatua tatizo hili, boriti ya kebo ya SMA iliundwa ikiwa na boriti inayonyumbulika iliyogeuzwa ili kuongeza uhamishaji na kufikia mwendo wa mstari, lakini haikuzalisha nguvu za juu19.Miundo laini inayoweza kuharibika na vitambaa vya roboti kulingana na aloi za kumbukumbu za umbo vimetengenezwa kimsingi kwa ukuzaji wa athari20,21,22.Kwa programu ambazo kasi ya juu inahitajika, pampu zinazoendeshwa kwa kompakt zimeripotiwa kwa kutumia SMA za filamu nyembamba kwa programu zinazoendeshwa na pampu ndogo23.Mzunguko wa gari la membrane ya SMA ya filamu nyembamba ni jambo muhimu katika kudhibiti kasi ya dereva.Kwa hiyo, motors za mstari wa SMA zina majibu bora ya nguvu kuliko SMA spring au motors fimbo.Roboti laini na teknolojia ya kukamata ni programu zingine mbili zinazotumia vitendaji vinavyotegemea SMA.Kwa mfano, kuchukua nafasi ya actuator ya kawaida iliyotumiwa katika clamp ya nafasi ya 25 N, aloi ya kumbukumbu ya sura sambamba actuator 24 ilitengenezwa.Katika hali nyingine, kiwezeshaji laini cha SMA kilitengenezwa kwa kuzingatia waya yenye matrix iliyopachikwa yenye uwezo wa kutoa nguvu ya juu zaidi ya 30 N. Kutokana na sifa zao za kiufundi, SMA pia hutumiwa kuzalisha vitendaji vinavyoiga matukio ya kibiolojia.Mojawapo ya maendeleo kama haya ni pamoja na roboti yenye seli 12 ambayo ni biomimetic ya viumbe kama minyoo na SMA ili kutoa mwendo wa sinusoidal kwa moto26,27.
Kama ilivyotajwa hapo awali, kuna kikomo kwa nguvu ya juu zaidi inayoweza kupatikana kutoka kwa waendeshaji wa msingi wa SMA.Ili kushughulikia suala hili, utafiti huu unaonyesha muundo wa misuli ya bimodal bimodi.Inaendeshwa na waya wa aloi ya umbo la kumbukumbu.Inatoa mfumo wa uainishaji unaojumuisha waya kadhaa za kumbukumbu za sura.Hadi sasa, hakuna watendaji wa msingi wa SMA walio na usanifu sawa wameripotiwa katika fasihi.Mfumo huu wa kipekee na wa riwaya kulingana na SMA ulitengenezwa ili kujifunza tabia ya SMA wakati wa usawa wa misuli ya bimodal.Ikilinganishwa na viimilisho vilivyopo vya msingi wa SMA, lengo la utafiti huu lilikuwa kuunda kitendaji cha biomimetic dipvalerate ili kutoa nguvu kubwa zaidi kwa kiasi kidogo.Ikilinganishwa na viendeshi vya kawaida vya kuendeshea viendeshi vinavyotumiwa katika mifumo ya otomatiki na udhibiti ya jengo la HVAC, muundo unaopendekezwa wa kiendeshi cha kiendeshi cha SMA unapunguza uzito wa utaratibu wa kiendeshi kwa 67%.Katika zifuatazo, maneno "misuli" na "gari" hutumiwa kwa kubadilishana.Utafiti huu unachunguza uigaji wa fizikia nyingi wa hifadhi kama hiyo.Tabia ya mitambo ya mifumo hiyo imesomwa na mbinu za majaribio na za uchambuzi.Usambazaji wa nguvu na joto ulichunguzwa zaidi kwa voltage ya pembejeo ya 7 V. Baadaye, uchambuzi wa parametric ulifanyika ili kuelewa vizuri uhusiano kati ya vigezo muhimu na nguvu ya pato.Hatimaye, viimilisho vya hali ya juu vimefikiriwa na athari za kiwango cha daraja zimependekezwa kama eneo linalowezekana la siku zijazo kwa vianzishaji visivyo vya sumaku kwa matumizi ya bandia.Kwa mujibu wa matokeo ya tafiti zilizotajwa hapo juu, matumizi ya usanifu wa hatua moja hutoa nguvu angalau mara nne hadi tano zaidi kuliko watendaji wa SMA walioripotiwa.Kwa kuongeza, nguvu sawa ya gari inayotokana na gari la ngazi mbalimbali la ngazi mbalimbali imeonyeshwa kuwa zaidi ya mara kumi ya anatoa za kawaida za SMA.Utafiti huo kisha huripoti vigezo muhimu kwa kutumia uchanganuzi wa unyeti kati ya miundo tofauti na vigezo vya pembejeo.Urefu wa awali wa waya wa SMA (\(l_0\)), pembe ya pinnate (\(\alpha\)) na idadi ya nyuzi moja (n) katika kila strand ya mtu binafsi ina athari mbaya kali juu ya ukubwa wa nguvu ya kuendesha gari.nguvu, wakati voltage ya pembejeo (nishati) iligeuka kuwa na uhusiano mzuri.
Waya wa SMA huonyesha athari ya kumbukumbu ya umbo (SME) inayoonekana katika aloi za nikeli-titani (Ni-Ti).Kwa kawaida, SMA huonyesha awamu mbili zinazotegemea halijoto: awamu ya joto la chini na awamu ya joto la juu.Awamu zote mbili zina mali ya kipekee kutokana na kuwepo kwa miundo tofauti ya kioo.Katika awamu ya austenite (awamu ya joto la juu) iliyopo juu ya joto la mabadiliko, nyenzo zinaonyesha nguvu za juu na zimeharibika vibaya chini ya mzigo.Aloi hufanya kazi kama chuma cha pua, kwa hivyo inaweza kuhimili shinikizo la juu la uanzishaji.Kuchukua faida ya mali hii ya aloi za Ni-Ti, waya za SMA zimeelekezwa ili kuunda actuator.Mifano zinazofaa za uchambuzi zinatengenezwa ili kuelewa mechanics ya msingi ya tabia ya joto ya SMA chini ya ushawishi wa vigezo mbalimbali na jiometri mbalimbali.Makubaliano mazuri yalipatikana kati ya matokeo ya majaribio na uchambuzi.
Utafiti wa majaribio ulifanywa kwa mfano ulioonyeshwa kwenye Mchoro 9a ili kutathmini utendakazi wa kiendeshi cha pande mbili kulingana na SMA.Mbili kati ya mali hizi, nguvu inayotokana na gari (nguvu ya misuli) na joto la waya wa SMA (joto la SMA), zilipimwa kwa majaribio.Tofauti ya voltage inapoongezeka kwa urefu wote wa waya kwenye gari, joto la waya huongezeka kutokana na athari ya joto ya Joule.Voltage ya pembejeo ilitumika katika mizunguko miwili ya 10-s (iliyoonyeshwa kama dots nyekundu kwenye Mchoro 2a, b) na kipindi cha baridi cha 15-s kati ya kila mzunguko.Nguvu ya kuzuia ilipimwa kwa kutumia piezoelectric strain gauge, na usambazaji wa joto wa waya wa SMA ulifuatiliwa kwa wakati halisi kwa kutumia kamera ya kisayansi ya kiwango cha juu cha LWIR (angalia sifa za vifaa vinavyotumiwa katika Jedwali 2).inaonyesha kwamba wakati wa awamu ya juu ya voltage, joto la waya huongezeka monotonically, lakini wakati hakuna sasa inapita, joto la waya linaendelea kuanguka.Katika usanidi wa sasa wa majaribio, halijoto ya waya ya SMA ilishuka wakati wa awamu ya kupoeza, lakini ilikuwa bado juu ya halijoto iliyoko.Kwenye mtini.2e inaonyesha picha ya halijoto kwenye waya ya SMA iliyochukuliwa kutoka kwa kamera ya LWIR.Kwa upande mwingine, katika mtini.2a inaonyesha nguvu ya kuzuia inayozalishwa na mfumo wa kuendesha gari.Wakati nguvu ya misuli inapozidi nguvu ya kurejesha ya chemchemi, mkono unaohamishika, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 9a, huanza kusonga.Mara tu uanzishaji unapoanza, mkono unaohamishika unagusana na kihisi, na kuunda nguvu ya mwili, kama inavyoonyeshwa kwenye tini.2c, d.Wakati kiwango cha juu cha halijoto kinakaribia \(84\,^{\circ}\hbox {C}\), kiwango cha juu cha nguvu kinachozingatiwa ni 105 N.
Grafu inaonyesha matokeo ya majaribio ya halijoto ya waya ya SMA na nguvu inayozalishwa na kiwezeshaji chenye msingi wa SMA wakati wa mizunguko miwili.Voltage ya pembejeo inatumika katika mizunguko miwili ya sekunde 10 (iliyoonyeshwa kama dots nyekundu) na kipindi cha kupoa kwa sekunde 15 kati ya kila mzunguko.Waya ya SMA iliyotumika kwa majaribio ilikuwa waya wa Flexinol wa kipenyo cha mm 0.51 kutoka Dynalloy, Inc. (a) Grafu inaonyesha nguvu ya majaribio iliyopatikana katika mizunguko miwili, (c, d) inaonyesha mifano miwili huru ya kitendo cha vitendaji vya mkono kusogeza kwenye kipitisha umeme cha PACEline CFT/5kN piezoelectric, (b) kiwango cha juu cha joto cha mzunguko wa waya kinachoonyesha mzunguko wa saa mbili (SMA) huonyesha kiwango cha juu cha joto cha saa katika mzunguko wa SMA. picha iliyochukuliwa kutoka kwa waya ya SMA kwa kutumia kamera ya LWIR ya programu ya FLIR ResearchIR.Vigezo vya kijiometri vilivyozingatiwa katika majaribio vinatolewa katika Jedwali.moja.
Matokeo ya uigaji wa modeli ya hisabati na matokeo ya majaribio yanalinganishwa chini ya hali ya voltage ya pembejeo ya 7V, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5.Kwa mujibu wa matokeo ya uchambuzi wa parametric na ili kuepuka uwezekano wa overheating ya waya ya SMA, nguvu ya 11.2 W ilitolewa kwa actuator.Usambazaji wa umeme wa DC unaoweza kupangwa ulitumiwa kusambaza 7V kama volteji ya ingizo, na mkondo wa 1.6A ulipimwa kwenye waya.Nguvu inayotokana na gari na joto la ongezeko la SDR wakati sasa inatumika.Kwa voltage ya pembejeo ya 7V, nguvu ya juu ya pato iliyopatikana kutokana na matokeo ya simulation na matokeo ya majaribio ya mzunguko wa kwanza ni 78 N na 96 N, kwa mtiririko huo.Katika mzunguko wa pili, nguvu ya juu ya matokeo ya simulation na matokeo ya majaribio ilikuwa 150 N na 105 N, kwa mtiririko huo.Tofauti kati ya vipimo vya nguvu ya kuziba na data ya majaribio inaweza kuwa kutokana na mbinu inayotumiwa kupima nguvu ya kuziba.Matokeo ya majaribio yaliyoonyeshwa kwenye Mtini.5a inalingana na kipimo cha nguvu ya kufunga, ambayo nayo ilipimwa wakati shimoni la kiendeshi lilipogusana na kibadilishaji nguvu cha piezoelectric cha PACEline CFT/5kN, kama inavyoonyeshwa kwenye tini.2s.Kwa hiyo, wakati shimoni la gari halijawasiliana na sensor ya nguvu mwanzoni mwa eneo la baridi, nguvu mara moja inakuwa sifuri, kama inavyoonekana kwenye Mchoro 2d.Kwa kuongezea, vigezo vingine vinavyoathiri uundaji wa nguvu katika mizunguko inayofuata ni maadili ya wakati wa baridi na mgawo wa uhamishaji wa joto wa kawaida katika mzunguko uliopita.Kutoka mtini..Kwa hivyo, ikilinganishwa na mzunguko wa kwanza, joto la waya wa SMA wakati wa mzunguko wa pili wa joto hufikia joto la awali la austenite (\(A_s\)) mapema na hukaa katika kipindi cha mpito kwa muda mrefu, na kusababisha dhiki na nguvu.Kwa upande mwingine, mgawanyo wa halijoto wakati wa mzunguko wa kupokanzwa na kupoeza uliopatikana kutokana na majaribio na uigaji una ufanano wa hali ya juu kwa mifano kutoka kwa uchanganuzi wa hali ya joto.Uchanganuzi wa kulinganisha wa data ya joto ya waya ya SMA kutoka kwa majaribio na uigaji ulionyesha uthabiti wakati wa mizunguko ya kuongeza joto na kupoeza na ndani ya ustahimilivu unaokubalika wa data ya majaribio.Kiwango cha juu cha joto cha waya wa SMA, kilichopatikana kutokana na matokeo ya simulation na majaribio ya mzunguko wa kwanza, ni \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) na \(75\,^{\circ }\hbox { C }\, mtawaliwa ), na katika mzunguko wa pili joto la juu la waya wa SMA ni ^\(94{} , \\, 94 {} , \\, 94 rc, \\, 94 rc, \\, 94 \\ c\ rc. \circ }\ hbox {C}\).Mfano uliotengenezwa kimsingi unathibitisha athari ya athari ya kumbukumbu ya sura.Jukumu la uchovu na overheating halikuzingatiwa katika tathmini hii.Katika siku zijazo, mtindo huo utaboreshwa ili kujumuisha historia ya mafadhaiko ya waya wa SMA, na kuifanya ifaa zaidi kwa programu za uhandisi.Nguvu ya pato la gari na viwanja vya joto vya SMA vilivyopatikana kutoka kwa kuzuia Simulink ni ndani ya uvumilivu unaoruhusiwa wa data ya majaribio chini ya hali ya pigo la voltage ya pembejeo ya 7 V. Hii inathibitisha usahihi na uaminifu wa mfano wa hisabati uliotengenezwa.
Muundo wa hisabati ulitengenezwa katika mazingira ya MathWorks Simulink R2020b kwa kutumia milinganyo ya kimsingi iliyofafanuliwa katika sehemu ya Mbinu.Kwenye mtini.3b inaonyesha mchoro wa block wa mfano wa hesabu wa Simulink.Muundo huo uliigwa kwa mpigo wa voltage ya 7V kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2a, b.Maadili ya vigezo vinavyotumiwa katika simulation yameorodheshwa katika Jedwali 1. Matokeo ya simulation ya michakato ya muda mfupi yanawasilishwa katika Mchoro 1 na 1. Takwimu 3a na 4. Katika Mtini.4a,b inaonyesha volteji iliyosababishwa katika waya ya SMA na nguvu inayozalishwa na kiwezeshaji kama kipengele cha muda. Wakati wa mabadiliko ya kinyume (inapokanzwa), wakati halijoto ya waya ya SMA, \(T < A_s^{\prime}\) (joto la kuanza kwa awamu ya austenite iliyorekebishwa na mkazo), kasi ya mabadiliko ya sehemu ya kiasi cha martensite (\(\dot{\xi }\)) itakuwa sifuri. Wakati wa mabadiliko ya kinyume (inapokanzwa), wakati halijoto ya waya ya SMA, \(T < A_s^{\prime}\) (joto la kuanza kwa awamu ya austenite iliyorekebishwa na mkazo), kasi ya mabadiliko ya sehemu ya kiasi cha martensite (\(\dot{\ xi }\)) itakuwa sifuri. Во время обратного превращения (нагрева), когда температура проволоки SMA, \(T < A_s^{\prime}\) (температура начала аустенитной модимяценная фазинка), сть изменения объемной доли мартенсита (\(\dot{\ xi xi }\)) будет равно нулю. Wakati wa mabadiliko ya reverse (inapokanzwa), wakati joto la waya wa SMA, \(T < A_s^{\prime}\) (joto la mwanzo la austenite la mkazo), kiwango cha mabadiliko ya sehemu ya kiasi cha martensite (\(\dot{\ xi }\ )) itakuwa sifuri.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（\(\dot{\ xi }\)) 将為零。在 反向 转变 (加热) 中 , 当 当 当 线 温度 \ (t
(a) Tokeo la uigaji linaloonyesha usambazaji wa halijoto na halijoto ya makutano inayosababishwa na msongo katika kipenyo cha divalerate cha SMA.Wakati joto la waya linapovuka joto la mpito la austenite katika hatua ya joto, joto la mpito la austenite lililobadilishwa huanza kuongezeka, na vile vile, wakati joto la fimbo ya waya linapovuka joto la mpito wa martensitic katika hatua ya baridi, joto la mpito la martensitic hupungua.SMA ya uundaji wa uchanganuzi wa mchakato wa uanzishaji.(Kwa mtazamo wa kina wa kila mfumo mdogo wa mfano wa Simulink, angalia sehemu ya kiambatisho ya faili ya ziada.)
Matokeo ya uchanganuzi wa ugawaji tofauti wa parameta huonyeshwa kwa mizunguko miwili ya voltage ya pembejeo ya 7V (mizunguko ya sekunde 10 ya joto na sekunde 15 za baridi chini).Wakati (ac) na (e) zinaonyesha usambazaji kwa wakati, kwa upande mwingine, (d) na (f) zinaonyesha usambazaji na halijoto.Kwa hali husika ya pembejeo, mkazo wa juu unaozingatiwa ni 106 MPa (chini ya 345 MPa, nguvu ya mavuno ya waya), nguvu ni 150 N, kiwango cha juu cha uhamisho ni 270 µm, na sehemu ya chini ya martensitic ni 0.91.Kwa upande mwingine, mabadiliko ya dhiki na mabadiliko katika sehemu ya kiasi cha martensite na joto ni sawa na sifa za hysteresis.
Ufafanuzi huo unatumika kwa mabadiliko ya moja kwa moja (baridi) kutoka kwa awamu ya austenite hadi awamu ya martensite, ambapo joto la waya la SMA (T) na joto la mwisho la awamu ya martensite iliyorekebishwa (\(M_f^{\prime}\ )) ni bora.Kwenye mtini.4d,f inaonyesha mabadiliko katika mfadhaiko unaosababishwa (\(\sigma\)) na sehemu ya kiasi cha martensite (\(\xi\)) katika waya wa SMA kama kipengele cha kukokotoa mabadiliko ya halijoto ya waya wa SMA (T), kwa mizunguko yote miwili ya kuendesha gari.Kwenye mtini.Mchoro wa 3a unaonyesha mabadiliko katika hali ya joto ya waya ya SMA kwa wakati kulingana na msukumo wa voltage ya pembejeo.Kama inavyoonekana kutoka kwa takwimu, hali ya joto ya waya inaendelea kuongezeka kwa kutoa chanzo cha joto kwenye voltage ya sifuri na baridi ya kushawishi inayofuata.Wakati wa kupokanzwa, urekebishaji wa martensite hadi awamu ya austenite huanza wakati joto la waya la SMA (T) linapovuka joto la austenite lililorekebishwa na mkazo (\(A_s^{\prime}\)).Wakati wa awamu hii, waya wa SMA hubanwa na kianzishaji hutoa nguvu.Pia wakati wa baridi, wakati joto la waya wa SMA (T) linapovuka joto la nucleation ya awamu ya martensite iliyobadilishwa na dhiki (\(M_s^{\prime}\)) kuna mabadiliko mazuri kutoka kwa awamu ya austenite hadi awamu ya martensite.nguvu ya gari inapungua.
Vipengele kuu vya ubora wa gari la bimodal kulingana na SMA vinaweza kupatikana kutokana na matokeo ya simulation.Katika kesi ya pembejeo ya mzunguko wa voltage, joto la waya wa SMA huongezeka kutokana na athari ya joto ya Joule.Thamani ya awali ya sehemu ya kiasi cha martensite (\(\xi\)) imewekwa kwa 1, kwa kuwa nyenzo ni awali katika awamu ya martensitic kikamilifu.Wakati waya unaendelea kuwaka, halijoto ya waya ya SMA inazidi halijoto ya austenite ya austenite iliyorekebishwa na mkazo \(A_s^{\prime}\), na kusababisha kupungua kwa sehemu ya ujazo wa martensite, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4c.Kwa kuongeza, katika mtini.4e inaonyesha usambazaji wa viboko vya actuator kwa wakati, na kwa tini.5 - Nguvu ya kuendesha kama kazi ya wakati.Mfumo unaohusiana wa milinganyo unajumuisha halijoto, sehemu ya ujazo wa martensite, na mkazo unaotokea kwenye waya, na kusababisha kusinyaa kwa waya wa SMA na nguvu inayozalishwa na kiwezeshaji.Kama inavyoonyeshwa kwenye mtini.4d,f, tofauti ya voltage na halijoto na utofauti wa sehemu ya kiasi cha martensite na halijoto yanahusiana na sifa za hysteresis za SMA katika kesi iliyoiga kwa 7 V.
Ulinganisho wa vigezo vya kuendesha gari ulipatikana kupitia majaribio na mahesabu ya uchambuzi.Waya ziliwekwa kwa voltage ya pembejeo ya 7 V kwa sekunde 10, kisha ikapozwa kwa sekunde 15 (awamu ya baridi) kwa mizunguko miwili.Pembe ya pini imewekwa kuwa \(40^{\circ}\) na urefu wa awali wa waya wa SMA katika kila mguu wa pini umewekwa kuwa 83mm.(a) Kupima nguvu ya kuendesha gari kwa seli ya kupakia (b) Kufuatilia halijoto ya waya kwa kutumia kamera ya infrared ya joto.
Ili kuelewa ushawishi wa vigezo vya kimwili kwenye nguvu zinazozalishwa na gari, uchambuzi wa unyeti wa mfano wa hisabati kwa vigezo vya kimwili vilivyochaguliwa ulifanyika, na vigezo viliwekwa kulingana na ushawishi wao.Kwanza, sampuli ya vigezo vya kielelezo ilifanywa kwa kutumia kanuni za usanifu wa majaribio zilizofuata usambazaji sawa (angalia Sehemu ya Ziada juu ya Uchambuzi wa Unyeti).Katika kesi hii, vigezo vya mfano vinajumuisha voltage ya pembejeo (\(V_{in}\)), urefu wa awali wa waya wa SMA (\(l_0\)), pembe ya pembetatu (\(\alpha\)), upendeleo wa chemchemi mara kwa mara (\( K_x\ )), mgawo wa uhamishaji wa joto wa convective (\(h_T\)) na idadi ya matawi ya unimodal (n).Katika hatua inayofuata, nguvu ya kilele ya misuli ilichaguliwa kama hitaji la muundo wa utafiti na athari za parametric za kila seti ya vigeu vya nguvu zilipatikana.Viwanja vya kimbunga vya uchanganuzi wa unyeti vilitokana na viwianishi vya uunganisho kwa kila kigezo, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 6a.
(a) Thamani za mgawo wa uunganisho wa vigezo vya mfano na athari zake kwa nguvu ya juu zaidi ya kutoa ya vikundi 2500 vya kipekee vya vigezo vya muundo ulio hapo juu huonyeshwa kwenye mpango wa kimbunga.Grafu inaonyesha uwiano wa cheo wa viashiria kadhaa.Ni wazi kuwa \(V_{in}\) ndio kigezo pekee chenye uunganisho chanya, na \(l_0\) ni kigezo chenye uunganisho hasi wa juu zaidi.Athari za vigezo mbalimbali katika mchanganyiko mbalimbali juu ya kilele cha nguvu za misuli huonyeshwa katika (b, c).\(K_x\) ni kati ya 400 hadi 800 N/m na n safu kutoka 4 hadi 24. Voltage (\(V_{in}\)) ilibadilika kutoka 4V hadi 10V, urefu wa waya (\(l_{0 } \)) ulibadilika kutoka 40 hadi 100 mm, na pembe ya mkia (\) (0) kutoka \\ , ^ 6 \\ rc \\ , -\ alpha \ , 0 (\ alpha) \\ , -\ alpha. )
Kwenye mtini.6a inaonyesha njama ya kimbunga ya coefficients mbalimbali za uunganisho kwa kila kigezo kilicho na mahitaji ya muundo wa nguvu ya juu zaidi.Kutoka mtini.6a inaweza kuonekana kuwa parameter ya voltage (\(V_{in}\)) inahusiana moja kwa moja na nguvu ya juu ya pato, na mgawo wa uhamisho wa joto wa convective (\(h_T\)), angle ya moto (\ ( \alpha\)) , uhamishaji wa spring mara kwa mara ( \(K_x\)) inahusishwa vibaya na nguvu ya pato na nambari ya awali ya SMA na namba ya awali ya SMA na urefu wa 0 wa n_ n_ n_ya mwanzo (\n_) inaonyesha uunganisho mkubwa wa kinyume Katika kesi ya uwiano wa moja kwa moja Katika kesi ya thamani ya juu ya mgawo wa uwiano wa voltage (\(V_ {in}\)) inaonyesha kwamba parameter hii ina athari kubwa zaidi kwenye pato la nguvu.Uchambuzi mwingine kama huo hupima nguvu ya kilele kwa kutathmini athari za vigezo tofauti katika michanganyiko tofauti ya nafasi mbili za hesabu, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 6b, c.\(V_{in}\) na \(l_0\), \(\alpha\) na \(l_0\) zina ruwaza zinazofanana, na grafu inaonyesha kuwa \(V_{in}\) na \(\alpha\ ) na \(\alpha\) zina ruwaza sawa.Thamani ndogo za \(l_0\) husababisha viwango vya juu vya kilele.Viwanja vingine viwili vinalingana na Mchoro 6a, ambapo n na \(K_x\) yana uhusiano hasi na \(V_{in}\) yana uhusiano chanya.Uchambuzi huu husaidia kufafanua na kurekebisha vigezo vya ushawishi ambavyo nguvu ya pato, kiharusi na ufanisi wa mfumo wa kuendesha gari inaweza kubadilishwa kwa mahitaji na matumizi.
Kazi ya sasa ya utafiti inatanguliza na kuchunguza hifadhi za daraja zilizo na viwango vya N.Katika uongozi wa ngazi mbili, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 7a, ambapo badala ya kila waya wa SMA wa kianzishaji cha ngazi ya kwanza, mpangilio wa bimodal hupatikana, kama inavyoonyeshwa kwenye tini.9 e.Kwenye mtini.7c inaonyesha jinsi waya wa SMA unavyojeruhiwa kuzunguka mkono unaoweza kusogezwa (mkono msaidizi) ambao husogea tu katika mwelekeo wa longitudinal.Hata hivyo, mkono wa msingi unaohamishika unaendelea kusogea kwa njia sawa na mkono unaohamishika wa kianzisha hatua nyingi cha hatua ya 1.Kwa kawaida, kiendeshi cha hatua ya N kinaundwa kwa kubadilisha waya wa \(N-1\) wa hatua ya SMA na kiendeshi cha hatua ya kwanza.Matokeo yake, kila tawi huiga gari la hatua ya kwanza, isipokuwa tawi ambalo linashikilia waya yenyewe.Kwa njia hii, miundo ya kiota inaweza kuundwa ambayo huunda nguvu ambazo ni mara kadhaa zaidi kuliko nguvu za anatoa za msingi.Katika utafiti huu, kwa kila ngazi, urefu wa waya wa SMA wenye ufanisi wa m 1 ulizingatiwa, kama inavyoonyeshwa katika muundo wa jedwali kwenye Mchoro 7d.Ya sasa kupitia kila waya katika kila muundo unimodal na prestress kusababisha na voltage katika kila sehemu ya waya SMA ni sawa katika kila ngazi.Kulingana na mtindo wetu wa uchanganuzi, nguvu ya pato inahusiana vyema na kiwango, wakati uhamishaji unahusiana vibaya.Wakati huo huo, kulikuwa na biashara kati ya kuhama na nguvu ya misuli.Kama inavyoonekana kwenye mtini.7b, wakati nguvu ya juu inafikiwa katika idadi kubwa ya tabaka, uhamishaji mkubwa zaidi unazingatiwa kwenye safu ya chini kabisa.Wakati kiwango cha uongozi kiliwekwa \(N=5\), nguvu ya kilele ya misuli ya 2.58 kN ilipatikana na mipigo 2 iliyozingatiwa \(\upmu\)m.Kwa upande mwingine, gari la hatua ya kwanza hutoa nguvu ya 150 N kwa kiharusi cha 277 \ (\ upmu \) m.Viimilisho vya viwango vingi vinaweza kuiga misuli halisi ya kibayolojia, ambapo misuli ya bandia kulingana na aloi za kumbukumbu za umbo inaweza kutoa nguvu za juu zaidi kwa harakati sahihi na bora zaidi.Vikwazo vya muundo huu wa miniaturized ni kwamba kadiri uongozi unavyoongezeka, harakati hupunguzwa sana na utata wa mchakato wa utengenezaji wa gari huongezeka.
(a) Mfumo wa kiwezeshaji wa hatua mbili (\(N=2\)) wa kumbukumbu ya umbo la tabaka unaonyeshwa katika usanidi wa pande mbili.Mtindo unaopendekezwa unapatikana kwa kubadilisha waya wa SMA katika kitendaji cha safu ya hatua ya kwanza na kitendaji kingine cha safu moja.(c) Usanidi ulioharibika wa kianzisha safu nyingi za hatua ya pili.(b) Mgawanyo wa vikosi na uhamishaji kulingana na idadi ya viwango umeelezewa.Imegundulika kuwa nguvu ya kilele cha kianzishaji ina uhusiano mzuri na kiwango cha kiwango kwenye grafu, wakati kiharusi kinahusiana vibaya na kiwango cha kiwango.Ya sasa na ya awali ya voltage katika kila waya kubaki mara kwa mara katika ngazi zote.(d) Jedwali linaonyesha idadi ya mabomba na urefu wa waya wa SMA (nyuzi) katika kila ngazi.Tabia za waya zinaonyeshwa na index 1, na idadi ya matawi ya sekondari (moja iliyounganishwa na mguu wa msingi) inaonyeshwa na idadi kubwa zaidi katika usajili.Kwa mfano, katika ngazi ya 5, \(n_1\) inarejelea idadi ya waya za SMA zilizopo katika kila muundo wa pande mbili, na \(n_5\) inarejelea idadi ya miguu ya wasaidizi (moja iliyounganishwa kwenye mguu mkuu).
Mbinu mbalimbali zimependekezwa na watafiti wengi ili kuiga tabia ya SMA na kumbukumbu ya umbo, ambayo inategemea sifa za thermomechanical zinazoambatana na mabadiliko ya macroscopic katika muundo wa kioo unaohusishwa na mabadiliko ya awamu.Uundaji wa njia za uundaji ni ngumu asili.Muundo unaotumika sana wa kifenomenolojia unapendekezwa na Tanaka28 na unatumika sana katika matumizi ya uhandisi.Muundo wa matukio uliopendekezwa na Tanaka [28] unadhania kuwa sehemu ya ujazo wa martensite ni kazi kubwa ya halijoto na dhiki.Baadaye, Liang na Rogers29 na Brinson30 walipendekeza mfano ambao mienendo ya mpito ya awamu ilichukuliwa kuwa kazi ya cosine ya voltage na joto, na marekebisho kidogo kwa mfano.Becker na Brinson walipendekeza mchoro wa awamu kulingana na modeli ya kinetiki ili kuiga tabia ya nyenzo za SMA chini ya hali ya upakiaji kiholela pamoja na mabadiliko ya sehemu.Banerjee32 hutumia mbinu ya mienendo ya mchoro wa awamu ya Bekker na Brinson31 kuiga kiwango kimoja cha kidanganyifu cha uhuru kilichotengenezwa na Elahinia na Ahmadian33.Mbinu za kinetic kulingana na michoro ya awamu, ambayo inazingatia mabadiliko ya nonmonotonic katika voltage na joto, ni vigumu kutekeleza katika maombi ya uhandisi.Elakhinia na Ahmadian huzingatia mapungufu haya ya miundo iliyopo ya matukio na kupendekeza modeli iliyopanuliwa ya kifenomenolojia ili kuchambua na kufafanua tabia ya kumbukumbu ya umbo chini ya hali yoyote ngumu ya upakiaji.
Muundo wa muundo wa waya wa SMA unatoa mkazo (\(\sigma\)), matatizo (\(\epsilon\)), halijoto (T), na sehemu ya sauti ya martensite (\(\xi\)) ya waya ya SMA.Muundo wa muundo wa matukio ulipendekezwa kwanza na Tanaka28 na baadaye kupitishwa na Liang29 na Brinson30.Derivative ya equation ina fomu:
ambapo E ni moduli tegemezi ya awamu ya SMA Young iliyopatikana kwa kutumia \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) na \(E_A\) na \(E_M\) inayowakilisha moduli ya Young ni awamu za austenitic na martensitic, mtawalia, na mgawo wa upanuzi unaowakilishwa na \(T\) unaowakilishwa na therta).Kipengele cha mchango wa mpito wa awamu ni \(\Omega = -E \epsilon _L\) na \(\epsilon _L\) ni aina ya juu zaidi inayoweza kurejeshwa katika waya wa SMA.
Mlingano wa mienendo ya awamu unaambatana na chaguo za kukokotoa za kosini zilizotengenezwa na Liang29 na baadaye kupitishwa na Brinson30 badala ya utendaji kazi wa kielelezo uliopendekezwa na Tanaka28.Muundo wa mpito wa awamu ni upanuzi wa kielelezo kilichopendekezwa na Elakhinia na Ahmadian34 na kurekebishwa kulingana na masharti ya mpito ya awamu yaliyotolewa na Liang29 na Brinson30.Masharti yaliyotumiwa kwa mtindo huu wa mpito wa awamu ni halali chini ya mizigo tata ya thermomechanical.Katika kila wakati wa wakati, thamani ya sehemu ya kiasi cha martensite huhesabiwa wakati wa kuunda mlingano wa msingi.
Equation ya mabadiliko ya udhibiti, iliyoonyeshwa na mabadiliko ya martensite hadi austenite chini ya hali ya joto, ni kama ifuatavyo.
ambapo \(\xi\) ni sehemu ya ujazo wa martensite, \(\xi _M\) ni sehemu ya ujazo ya martensite iliyopatikana kabla ya kupasha joto, \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\), \ ( \displaystyle b_A = -a_A/C_A\) na \(C_A\) - curve (sma) ya kifaa (sma / A_A\) - kigezo cha SMA na kigezo cha T_A. _f\) - mwanzo na mwisho wa awamu ya austenite, kwa mtiririko huo, joto.
Mlinganyo wa udhibiti wa mabadiliko ya moja kwa moja, unaowakilishwa na mabadiliko ya awamu ya austenite hadi martensite chini ya hali ya baridi, ni:
ambapo \(\xi _A\) ni sehemu ya ujazo wa martensite iliyopatikana kabla ya kupoa, \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) na \ ( C_M \) - vigezo vya kufaa kwa curve, T - SMA waya_ halijoto ya awali - M_ joto la tovuti, marten, marten ya awali, marten ly.
Baada ya milinganyo (3) na (4) kutofautishwa, milinganyo ya kinyume na ya moja kwa moja ya mageuzi hurahisishwa kwa fomu ifuatayo:
Wakati wa mabadiliko ya mbele na nyuma \(\eta _{\sigma}\) na \(\eta _{T}\) huchukua maadili tofauti.Milinganyo ya kimsingi inayohusishwa na \(\eta _{\sigma}\) na \(\eta _{T}\) imetolewa na kujadiliwa kwa kina katika sehemu ya ziada.
Nishati ya joto inayohitajika ili kuongeza joto la waya wa SMA hutoka kwenye athari ya kuongeza joto ya Joule.Nishati ya joto inayofyonzwa au iliyotolewa na waya ya SMA inawakilishwa na joto la siri la mabadiliko.Upotezaji wa joto katika waya wa SMA ni kwa sababu ya upitishaji wa kulazimishwa, na kwa kuzingatia athari kidogo ya mionzi, usawa wa usawa wa nishati ya joto ni kama ifuatavyo.
Ambapo \(m_{wire}\) ni jumla ya wingi wa waya wa SMA, \(c_{p}\) ni uwezo maalum wa joto wa SMA, \(V_{in}\) ni voltage inayotumiwa kwenye waya, \(R_{ohm} \ ) - upinzani unaotegemea awamu SMA, unaofafanuliwa kama;\(R_{ohm} = (l/A_{cross})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\ ) ambapo \(r_M\ ) na \(r_A\) ni ustahimilivu wa awamu ya SMA katika martensite na austenite, mtawalia, \(A_{c}\) ni eneo la uso la waya wa SMA ni umbo la \\\Delta H \(\y) kumbukumbu ya SMA.Joto lililofichika la mpito wa waya, T na \(T_{\infty}\) ni halijoto ya waya ya SMA na mazingira, mtawalia.
Wakati waya wa aloi ya kumbukumbu ya umbo inapowashwa, waya hubana, na kuunda nguvu katika kila tawi la muundo wa bimodal inayoitwa nguvu ya nyuzi.Nguvu za nyuzi katika kila uzi wa waya wa SMA kwa pamoja huunda nguvu ya misuli ya kuamsha, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 9e.Kwa sababu ya uwepo wa chemchemi ya upendeleo, jumla ya nguvu ya misuli ya kitendaji cha safu nyingi ya Nth ni:
Kubadilisha \(N = 1\) kwa mlinganyo (7), nguvu ya misuli ya hatua ya kwanza ya mfano wa kiendeshi cha mbili inaweza kupatikana kama ifuatavyo:
ambapo n ni idadi ya miguu isiyofanana, \(F_m\) ni nguvu ya misuli inayozalishwa na kiendeshi, \(F_f\) ni nguvu ya nyuzi katika waya ya SMA, \(K_x\) ni ukakamavu wa upendeleo.spring, \(\alpha\) ni pembe ya pembetatu, \(x_0\) ni mkato wa awali wa chemchemi ya upendeleo ili kushikilia kebo ya SMA katika nafasi iliyo na mvutano wa awali, na \(\Delta x\) ni kianzisha safari.
Uhamisho wa jumla au harakati ya gari (\(\Delta x\)) kulingana na voltage (\(\sigma\)) na matatizo (\(\epsilon\)) kwenye waya wa SMA wa hatua ya Nth, gari limewekwa (tazama Mtini. sehemu ya ziada ya pato):
Milinganyo ya kinematic inatoa uhusiano kati ya ugeuzaji wa kiendeshi (\(\epsilon\)) na uhamishaji au uhamishaji (\(\Delta x\)).Urekebishaji wa waya wa Arb kama kazi ya urefu wa awali wa waya wa Arb (\(l_0\)) na urefu wa waya (l) wakati wowote katika tawi moja la unimodal ni kama ifuatavyo.
ambapo \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) inapatikana kwa kutumia fomula ya kosine katika \(\Delta\)ABB ', kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 8. Kwa hatua ya kwanza ya kiendeshi (\(N)\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\n\n\n\\)\\\\\\\\n\n\n\n\_yoyo ya kwanza, \(\Delta\) ABB ni \\ Delta x_1. na \(\alpha _1\) ni \(\alpha \) kama inavyoonyeshwa katika Kielelezo 8, kwa kutofautisha muda kutoka kwa Mlingano (11) na kubadilisha thamani ya l, kiwango cha mkazo kinaweza kuandikwa kama:
ambapo \(l_0\) ni urefu wa awali wa waya wa SMA, l ni urefu wa waya wakati wowote t katika tawi moja la unimodal, \(\epsilon\) ni deformation iliyoendelezwa katika waya ya SMA, na \(\alpha \) ni pembe ya pembetatu , \(\Delta x\) ni kukabiliana na gari (kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 8).
Miundo yote ya n ya kilele kimoja (\(n=6\) katika takwimu hii) imeunganishwa kwa mfululizo na \(V_{in}\) kama volti ya ingizo.Hatua ya I: Mchoro wa kiratibu wa waya wa SMA katika usanidi wa pande mbili chini ya hali ya sifuri ya voltage Hatua ya II: Muundo unaodhibitiwa unaonyeshwa ambapo waya wa SMA umebanwa kwa sababu ya ubadilishaji kinyume, kama inavyoonyeshwa na laini nyekundu.
Kama uthibitisho wa dhana, kiendeshi chenye msingi wa SMA kiliundwa ili kujaribu uibuaji wa milinganyo ya msingi na matokeo ya majaribio.Mfano wa CAD wa kitendaji cha mstari wa bimodal unaonyeshwa kwenye tini.9a.Kwa upande mwingine, katika mtini.9c inaonyesha muundo mpya unaopendekezwa kwa muunganisho wa prismatiki unaozunguka kwa kutumia kipenyo cha ndege mbili cha SMA chenye muundo wa pande mbili.Vipengee vya hifadhi vilibuniwa kwa kutumia utengenezaji wa nyongeza kwenye kichapishi cha Ultimaker 3 Iliyoongezwa 3D.Nyenzo inayotumika kwa uchapishaji wa 3D wa vijenzi ni polycarbonate ambayo inafaa kwa nyenzo zinazostahimili joto kwa kuwa ni nguvu, hudumu na ina joto la juu la mpito la glasi (110-113 \(^{\circ }\) C).Kwa kuongezea, waya wa aloi ya kumbukumbu ya Dynalloy, Inc. Flexinol ilitumika katika majaribio, na mali ya nyenzo inayolingana na waya ya Flexinol ilitumika katika uigaji.Waya nyingi za SMA zimepangwa kama nyuzi zilizopo katika mpangilio wa misuli miwili ili kupata nguvu za juu zinazozalishwa na viambata vya multilayer, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 9b, d.
Kama inavyoonyeshwa katika Mchoro 9a, pembe ya papo hapo inayoundwa na waya wa SMA wa mkono unaohamishika inaitwa pembe (\(\alpha\)).Na vibano vya mwisho vilivyounganishwa kwenye vibano vya kushoto na kulia, waya wa SMA hushikiliwa kwa pembe ya bimodal inayotakiwa.Kifaa cha chemchemi ya upendeleo kilichoshikiliwa kwenye kiunganishi cha chemchemi kimeundwa kurekebisha vikundi tofauti vya upanuzi wa chemchemi ya upendeleo kulingana na nambari (n) ya nyuzi za SMA.Kwa kuongeza, eneo la sehemu zinazohamia limeundwa ili waya wa SMA inakabiliwa na mazingira ya nje kwa ajili ya baridi ya convection ya kulazimishwa.Sahani za juu na za chini za mkusanyiko unaoweza kutenganishwa husaidia kuweka waya wa SMA katika hali ya baridi na vikato vilivyotolewa vilivyoundwa ili kupunguza uzito.Kwa kuongeza, mwisho wote wa waya wa CMA umewekwa kwenye vituo vya kushoto na vya kulia, kwa mtiririko huo, kwa njia ya crimp.Plunger imeunganishwa kwenye ncha moja ya mkusanyiko unaohamishika ili kudumisha kibali kati ya sahani za juu na za chini.Plunger pia hutumiwa kutumia nguvu ya kuzuia kwenye kitambuzi kupitia mguso ili kupima nguvu ya kuzuia wakati waya wa SMA umewashwa.
Muundo wa misuli miwili ya SMA imeunganishwa kwa umeme kwa mfululizo na inaendeshwa na voltage ya mapigo ya pembejeo.Wakati wa mzunguko wa mzunguko wa voltage, wakati voltage inatumiwa na waya ya SMA inapokanzwa juu ya joto la awali la austenite, urefu wa waya katika kila strand hufupishwa.Uondoaji huu huwasha mkusanyiko mdogo wa mkono unaohamishika.Wakati voltage ilikuwa sifuri katika mzunguko huo huo, waya yenye joto ya SMA ilipozwa chini ya joto la uso wa martensite, na hivyo kurudi kwenye nafasi yake ya awali.Chini ya hali ya sifuri ya mkazo, waya wa SMA kwanza hunyoshwa kwa utulivu na chemchemi ya upendeleo ili kufikia hali iliyotenganishwa ya martensitic.Screw, ambayo waya wa SMA hupita, husogea kwa sababu ya ukandamizaji ulioundwa kwa kutumia mapigo ya voltage kwenye waya wa SMA (SPA hufikia awamu ya austenite), ambayo husababisha uanzishaji wa lever inayoweza kusongeshwa.Wakati waya wa SMA unarudishwa nyuma, chemchemi ya upendeleo huunda nguvu pinzani kwa kunyoosha zaidi chemchemi.Wakati dhiki katika voltage ya msukumo inakuwa sifuri, waya wa SMA huongeza na kubadilisha sura yake kutokana na baridi ya convection ya kulazimishwa, kufikia awamu ya martensitic mara mbili.
Mfumo wa kiwezeshaji wa mstari unaopendekezwa wa SMA una usanidi wa pande mbili ambapo nyaya za SMA zimepigwa pembe.(a) inaonyesha mfano wa CAD wa mfano, ambao hutaja baadhi ya vipengee na maana zake kwa mfano, (b, d) kuwakilisha prototype iliyotengenezwa ya majaribio35.Wakati (b) inaonyesha mwonekano wa juu wa mfano ulio na viunganishi vya umeme na chemchemi za upendeleo na vipimo vya matatizo vinavyotumika, (d) inaonyesha mtazamo wa usanidi.(e) Mchoro wa mfumo wa uanzishaji wa mstari na waya za SMA zimewekwa kwa pande mbili wakati wowote t, inayoonyesha mwelekeo na mwendo wa nyuzi na nguvu za misuli.(c) Muunganisho wa prismatiki unaozunguka wa 2-DOF umependekezwa kwa ajili ya kupeleka kiwezeshaji cha ndege mbili kulingana na SMA.Kama inavyoonyeshwa, kiungo hupitisha mwendo wa mstari kutoka kwa kiendeshi cha chini hadi kwenye mkono wa juu, na kuunda muunganisho wa mzunguko.Kwa upande mwingine, harakati ya jozi ya prisms ni sawa na harakati ya gari la hatua ya kwanza ya multilayer.
Utafiti wa majaribio ulifanyika kwa mfano ulioonyeshwa kwenye Mtini. 9b ili kutathmini utendakazi wa gari la pande mbili kulingana na SMA.Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 10a, usanidi wa majaribio ulijumuisha usambazaji wa umeme unaoweza kuratibiwa wa DC ili kusambaza volti ya ingizo kwenye nyaya za SMA.Kama inavyoonyeshwa kwenye mtini.10b, kipimo cha shinikizo la piezoelectric (PACEline CFT/5kN) kilitumika kupima nguvu ya kuzuia kwa kutumia kirekodi data cha Graphtec GL-2000.Data inarekodiwa na mwenyeji kwa utafiti zaidi.Vipimo vya matatizo na amplifiers ya malipo huhitaji ugavi wa nguvu mara kwa mara ili kuzalisha ishara ya voltage.Ishara zinazofanana zinabadilishwa kuwa matokeo ya nguvu kulingana na unyeti wa sensor ya nguvu ya piezoelectric na vigezo vingine kama ilivyoelezwa katika Jedwali 2. Wakati pigo la voltage linatumiwa, joto la waya wa SMA huongezeka, na kusababisha waya wa SMA kukandamiza, ambayo husababisha actuator kuzalisha nguvu.Matokeo ya majaribio ya pato la nguvu ya misuli kwa pigo la voltage ya pembejeo ya 7 V yanaonyeshwa kwenye tini.2a.
(a) Mfumo wa kiendeshaji mstari unaotegemea SMA ulianzishwa katika jaribio la kupima nguvu inayozalishwa na kiwezeshaji.Seli ya mzigo hupima nguvu ya kuzuia na inaendeshwa na usambazaji wa umeme wa 24 V DC.Kushuka kwa voltage ya 7 V iliwekwa kwenye urefu wote wa kebo kwa kutumia usambazaji wa umeme wa DC unaoweza kupangwa wa GW Instek.Waya wa SMA husinyaa kwa sababu ya joto, na mkono unaohamishika hugusana na seli ya mzigo na kutoa nguvu ya kuzuia.Seli ya kupakia imeunganishwa kwenye kirekodi data cha GL-2000 na data huhifadhiwa kwenye seva pangishi kwa uchakataji zaidi.(b) Mchoro unaoonyesha msururu wa vijenzi vya usanidi wa majaribio wa kupima uimara wa misuli.
Aloi za kumbukumbu za sura zinasisimua na nishati ya joto, kwa hivyo hali ya joto inakuwa kigezo muhimu cha kusoma uzushi wa kumbukumbu ya umbo.Kwa majaribio, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 11a, upigaji picha wa halijoto na vipimo vya halijoto vilifanywa kwenye kiwezeshaji cha kielelezo cha SMA-based divalerate.Chanzo cha DC kinachoweza kupangwa kilitumia volti ya ingizo kwenye nyaya za SMA katika usanidi wa majaribio, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 11b.Mabadiliko ya halijoto ya waya ya SMA yalipimwa kwa wakati halisi kwa kutumia kamera ya LWIR ya ubora wa juu (FLIR A655sc).Mwenyeji hutumia programu ya ResearchIR kurekodi data kwa ajili ya uchakataji zaidi wa baada.Wakati pigo la voltage linatumiwa, joto la waya wa SMA huongezeka, na kusababisha waya wa SMA kupungua.Kwenye mtini.Mchoro wa 2b unaonyesha matokeo ya majaribio ya halijoto ya waya ya SMA dhidi ya muda wa mpigo wa voltage ya 7V.
Muda wa kutuma: Sep-28-2022