Nature.com پر جانے کا شکریہ۔آپ جس براؤزر کا ورژن استعمال کر رہے ہیں اسے محدود CSS سپورٹ حاصل ہے۔بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ ایک اپ ڈیٹ شدہ براؤزر استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو غیر فعال کریں)۔اس دوران، مسلسل تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم سائٹ کو بغیر اسٹائل اور جاوا اسکرپٹ کے رینڈر کریں گے۔
ایکچیوٹرز ہر جگہ استعمال ہوتے ہیں اور مینوفیکچرنگ اور صنعتی آٹومیشن میں مختلف کارروائیوں کو انجام دینے کے لیے درست حوصلہ افزائی قوت یا ٹارک کا استعمال کرتے ہوئے کنٹرول شدہ حرکت پیدا کرتے ہیں۔تیز، چھوٹی اور زیادہ موثر ڈرائیوز کی ضرورت ڈرائیو ڈیزائن میں جدت پیدا کر رہی ہے۔شیپ میموری الائے (SMA) ڈرائیوز روایتی ڈرائیوز کے مقابلے میں بہت سے فوائد پیش کرتی ہیں، بشمول ایک اعلی طاقت سے وزن کا تناسب۔اس مقالے میں، ایک دو پروں والا SMA پر مبنی ایکچیویٹر تیار کیا گیا تھا جو حیاتیاتی نظام کے پنکھوں کے پٹھوں کے فوائد اور SMAs کی منفرد خصوصیات کو یکجا کرتا ہے۔یہ مطالعہ bimodal SMA تار کی ترتیب کی بنیاد پر نئے ایکچیویٹر کا ایک ریاضیاتی ماڈل تیار کرکے اور تجرباتی طور پر اس کی جانچ کرکے پچھلے SMA ایکچیوٹرز کی کھوج اور توسیع کرتا ہے۔SMA پر مبنی معلوم ڈرائیوز کے مقابلے میں، نئی ڈرائیو کی ایکٹیویشن فورس کم از کم 5 گنا زیادہ ہے (150 N تک)۔اسی وزن میں کمی تقریباً 67 فیصد ہے۔ریاضیاتی ماڈلز کے حساسیت کے تجزیے کے نتائج ڈیزائن کے پیرامیٹرز کو ٹیوننگ کرنے اور کلیدی پیرامیٹرز کو سمجھنے کے لیے مفید ہیں۔یہ مطالعہ مزید ایک کثیر سطحی Nth اسٹیج ڈرائیو پیش کرتا ہے جس کا استعمال حرکیات کو مزید بڑھانے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔SMA پر مبنی dipvalerate Muscle actuators کی ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج ہوتی ہے، بلڈنگ آٹومیشن سے لے کر درست ادویات کی ترسیل کے نظام تک۔
حیاتیاتی نظام، جیسے ستنداریوں کی پٹھوں کی ساخت، بہت سے لطیف ایکچیوٹرز کو متحرک کر سکتے ہیں۔ستنداریوں کے مختلف عضلاتی ڈھانچے ہوتے ہیں، ہر ایک مخصوص مقصد کے لیے کام کرتا ہے۔تاہم، ممالیہ کے پٹھوں کے ٹشو کی زیادہ تر ساخت کو دو وسیع اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔متوازی اور قلم۔ہیمسٹرنگس اور دیگر لچکداروں میں، جیسا کہ نام سے پتہ چلتا ہے، متوازی پٹھوں میں پٹھوں کے ریشے مرکزی کنڈرا کے متوازی ہوتے ہیں۔پٹھوں کے ریشوں کا سلسلہ قطار میں کھڑا ہوتا ہے اور ان کے ارد گرد مربوط ٹشو کے ذریعے فعال طور پر جڑا ہوتا ہے۔اگرچہ ان پٹھوں کے بارے میں کہا جاتا ہے کہ ان کی بڑی سیر ہوتی ہے (فی صد مختصر ہونا)، لیکن ان کے پٹھوں کی مجموعی طاقت بہت محدود ہے۔اس کے برعکس، ٹرائیسپس بچھڑے کے مسلز 2 (لیٹرل گیسٹروکنیمیئس (GL)3، میڈل گیسٹروکنیمیئس (GM)4 اور soleus (SOL)) اور extensor femoris (quadriceps) 5,6 penate پٹھوں کے ٹشو ہر ایک پٹھوں میں پائے جاتے ہیں۔پنیٹ ڈھانچے میں، بائپنیٹ پٹھوں میں پٹھوں کے ریشے مرکزی کنڈرا کے دونوں طرف ترچھے زاویوں (پینیٹ اینگل) پر موجود ہوتے ہیں۔Pennate لاطینی لفظ "penna" سے آیا ہے، جس کا مطلب ہے "قلم"، اور جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔1 ایک پنکھ کی طرح ظہور ہے.پینیٹ پٹھوں کے ریشے چھوٹے ہوتے ہیں اور پٹھوں کے طول بلد محور سے زاویہ ہوتے ہیں۔پنیٹ ڈھانچے کی وجہ سے، ان پٹھوں کی مجموعی نقل و حرکت کم ہو جاتی ہے، جو مختصر ہونے کے عمل کے قاطع اور طول بلد اجزاء کی طرف جاتا ہے۔دوسری طرف، جسمانی کراس سیکشنل ایریا کی پیمائش کرنے کے طریقے کی وجہ سے ان پٹھوں کو چالو کرنے سے پٹھوں کی مجموعی طاقت میں اضافہ ہوتا ہے۔اس لیے، ایک دیے گئے کراس سیکشنل ایریا کے لیے، قلمی پٹھے زیادہ مضبوط ہوں گے اور متوازی ریشوں والے پٹھوں سے زیادہ قوتیں پیدا کریں گے۔انفرادی ریشوں سے پیدا ہونے والی قوتیں اس پٹھوں کے ٹشو میں میکروسکوپک سطح پر پٹھوں کی قوتیں پیدا کرتی ہیں۔اس کے علاوہ، اس میں تیز سکڑنا، تناؤ کے نقصان سے تحفظ، کشننگ جیسی منفرد خصوصیات ہیں۔یہ پٹھوں کی لائنوں کے عمل سے وابستہ فائبر ترتیب کی منفرد خصوصیات اور جیومیٹرک پیچیدگی کا فائدہ اٹھا کر فائبر ان پٹ اور پٹھوں کی طاقت کی پیداوار کے درمیان تعلق کو تبدیل کرتا ہے۔
دکھائے گئے موجودہ ایس ایم اے پر مبنی ایکچیو ایٹر ڈیزائن کے اسکیمیٹک ڈایاگرامز ایک بائیموڈل پٹھوں کے فن تعمیر کے سلسلے میں، مثال کے طور پر (a)، سپرش قوت کے تعامل کی نمائندگی کرتا ہے جس میں SMA تاروں کے ذریعے ایک ہاتھ کی شکل کا آلہ دو پہیوں والے خود مختار موبائل روبوٹ 9,10 پر نصب کیا جاتا ہے۔, (b) روبوٹک مداری مصنوعی اعضاء کے ساتھ مخالفانہ طور پر رکھے گئے SMA بہار سے بھرے مداری مصنوعی اعضاء۔مصنوعی آنکھ کی پوزیشن آنکھ 11 کے آکولر پٹھوں سے سگنل کے ذریعے کنٹرول کی جاتی ہے، (c) SMA ایکچیوٹرز اپنے ہائی فریکوئنسی رسپانس اور کم بینڈوتھ کی وجہ سے پانی کے اندر ایپلی کیشنز کے لیے مثالی ہیں۔اس ترتیب میں، SMA ایکچیوٹرز مچھلی کی نقل و حرکت کی نقل کرتے ہوئے لہر کی حرکت پیدا کرنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں، (d) SMA ایکچیوٹرز کا استعمال ایک مائیکرو پائپ انسپکشن روبوٹ بنانے کے لیے کیا جاتا ہے جو کہ انچ کیڑے کی حرکت کے اصول کو استعمال کر سکتا ہے، جو چینل 10 کے اندر SMA تاروں کی نقل و حرکت کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، (e) سنکچن پٹھوں کے ریشوں کی سمت کو ظاہر کرتا ہے، (d) SMA ایکچیوٹرز کا استعمال کیا جاتا ہے۔ res پینییٹ پٹھوں کی ساخت میں پٹھوں کے ریشوں کی شکل میں ترتیب دی جاتی ہے۔
ایکچیوٹرز اپنی وسیع رینج کی ایپلی کیشنز کی وجہ سے مکینیکل سسٹمز کا ایک اہم حصہ بن چکے ہیں۔لہذا، چھوٹی، تیز اور زیادہ موثر ڈرائیوز کی ضرورت اہم ہو جاتی ہے۔اپنے فوائد کے باوجود، روایتی ڈرائیوز مہنگی ثابت ہوئی ہیں اور برقرار رکھنے میں وقت لگتا ہے۔ہائیڈرولک اور نیومیٹک ایکچیوٹرز پیچیدہ اور مہنگے ہیں اور پہننے، چکنا کرنے کے مسائل اور اجزاء کی ناکامی کے تابع ہیں۔طلب کے جواب میں، سمارٹ مواد کی بنیاد پر لاگت سے موثر، سائز سازی کے لیے موزوں اور جدید ایکچیوٹرز تیار کرنے پر توجہ مرکوز کی گئی ہے۔جاری تحقیق اس ضرورت کو پورا کرنے کے لیے شکل میموری الائے (SMA) پرتوں والے ایکچیوٹرز کو دیکھ رہی ہے۔درجہ بندی کے ایکچیوٹرز اس لحاظ سے منفرد ہیں کہ وہ بہت سے مجرد ایکچیوٹرز کو ہندسی طور پر پیچیدہ میکرو اسکیل سب سسٹمز میں جوڑتے ہیں تاکہ بڑھتی اور توسیع شدہ فعالیت فراہم کی جا سکے۔اس سلسلے میں، اوپر بیان کردہ انسانی پٹھوں کے ٹشو اس طرح کے کثیر پرت والے عمل کی ایک بہترین کثیر الجہتی مثال فراہم کرتے ہیں۔موجودہ مطالعہ متعدد انفرادی ڈرائیو عناصر (SMA تاروں) کے ساتھ ملٹی لیول ایس ایم اے ڈرائیو کی وضاحت کرتا ہے جو بائیموڈل مسلز میں موجود فائبر اورینٹیشن کے ساتھ منسلک ہے، جو ڈرائیو کی مجموعی کارکردگی کو بہتر بناتی ہے۔
ایکچیویٹر کا بنیادی مقصد بجلی کی توانائی کو تبدیل کرکے مکینیکل پاور آؤٹ پٹ جیسے قوت اور نقل مکانی پیدا کرنا ہے۔شکل میموری مرکب دھاتیں "سمارٹ" مواد کی ایک کلاس ہیں جو اعلی درجہ حرارت پر اپنی شکل کو بحال کرسکتی ہیں۔زیادہ بوجھ کے تحت، SMA تار کے درجہ حرارت میں اضافہ شکل کی بحالی کا باعث بنتا ہے، جس کے نتیجے میں مختلف براہ راست بانڈڈ سمارٹ مواد کے مقابلے میں ایکٹیویشن توانائی کی کثافت زیادہ ہوتی ہے۔ایک ہی وقت میں، مکینیکل بوجھ کے تحت، SMAs ٹوٹنے والے ہو جاتے ہیں۔بعض شرائط کے تحت، ایک چکراتی بوجھ مکینیکل توانائی کو جذب اور جاری کر سکتا ہے، جو الٹ جانے والی ہسٹریٹک شکل کی تبدیلیوں کو ظاہر کرتا ہے۔یہ منفرد خصوصیات SMA کو سینسرز، وائبریشن ڈیمپنگ اور خاص طور پر ایکچیوٹرز 12 کے لیے مثالی بناتی ہیں۔اس بات کو ذہن میں رکھتے ہوئے، SMA پر مبنی ڈرائیوز میں کافی تحقیق ہوئی ہے۔واضح رہے کہ ایس ایم اے پر مبنی ایکچیوٹرز مختلف قسم کے ایپلی کیشنز کے لیے ترجمہی اور روٹری موشن فراہم کرنے کے لیے بنائے گئے ہیں 13,14,15۔اگرچہ کچھ روٹری ایکچیوٹرز تیار کیے گئے ہیں، محققین خاص طور پر لکیری ایکچیوٹرز میں دلچسپی رکھتے ہیں۔ان لکیری ایکچیوٹرز کو تین قسم کے ایکچیوٹرز میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: یک جہتی، نقل مکانی اور تفریق ایکچیوٹرز 16۔ابتدائی طور پر، ہائبرڈ ڈرائیوز SMA اور دیگر روایتی ڈرائیوز کے ساتھ مل کر بنائی گئی تھیں۔ایس ایم اے پر مبنی ہائبرڈ لکیری ایکچوایٹر کی ایسی ہی ایک مثال ڈی سی موٹر کے ساتھ ایس ایم اے وائر کا استعمال ہے جو تقریباً 100 N کی آؤٹ پٹ فورس فراہم کرتا ہے اور نمایاں نقل مکانی17۔
مکمل طور پر SMA پر مبنی ڈرائیوز میں پہلی پیش رفت میں سے ایک SMA متوازی ڈرائیو تھی۔متعدد SMA تاروں کا استعمال کرتے ہوئے، SMA پر مبنی متوازی ڈرائیو کو تمام SMA18 تاروں کو متوازی رکھ کر ڈرائیو کی طاقت کی صلاحیت کو بڑھانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ایکچیوٹرز کے متوازی کنکشن کے لیے نہ صرف زیادہ طاقت کی ضرورت ہوتی ہے بلکہ ایک تار کی آؤٹ پٹ پاور کو بھی محدود کر دیتی ہے۔SMA پر مبنی ایکچیوٹرز کا ایک اور نقصان محدود سفر ہے جو وہ حاصل کر سکتے ہیں۔اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، ایک ایس ایم اے کیبل بیم بنائی گئی تھی جس میں نقل مکانی کو بڑھانے اور لکیری حرکت حاصل کرنے کے لیے ایک منحرف لچکدار شہتیر پر مشتمل تھا، لیکن اس سے اعلیٰ قوتیں پیدا نہیں ہوئیں۔شکل کی میموری کے مرکب پر مبنی روبوٹ کے لیے نرم خراب ڈھانچے اور کپڑے بنیادی طور پر اثر بڑھانے کے لیے تیار کیے گئے ہیں 20,21,22۔ایپلی کیشنز کے لیے جہاں تیز رفتار کی ضرورت ہوتی ہے، مائیکرو پمپ سے چلنے والی ایپلی کیشنز23 کے لیے پتلی فلم SMAs کا استعمال کرتے ہوئے کمپیکٹ سے چلنے والے پمپوں کی اطلاع دی گئی ہے۔پتلی فلم SMA جھلی کی ڈرائیو فریکوئنسی ڈرائیور کی رفتار کو کنٹرول کرنے میں ایک اہم عنصر ہے۔لہذا، SMA لکیری موٹرز SMA اسپرنگ یا راڈ موٹرز سے بہتر متحرک ردعمل رکھتی ہیں۔سافٹ روبوٹکس اور گرپنگ ٹیکنالوجی دو دیگر ایپلی کیشنز ہیں جو SMA پر مبنی ایکچیوٹرز استعمال کرتی ہیں۔مثال کے طور پر، 25 N اسپیس کلیمپ میں استعمال ہونے والے معیاری ایکچوایٹر کو تبدیل کرنے کے لیے، ایک شکل میموری الائے متوازی ایکچیویٹر 24 تیار کیا گیا تھا۔ایک اور معاملے میں، ایک SMA سافٹ ایکچو ایٹر کو تار کی بنیاد پر بنایا گیا تھا جس میں ایک ایمبیڈڈ میٹرکس 30 N کی زیادہ سے زیادہ کھینچنے والی قوت پیدا کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ ان کی میکانکی خصوصیات کی وجہ سے، SMAs کو ایکچیویٹر بنانے کے لیے بھی استعمال کیا جاتا ہے جو حیاتیاتی مظاہر کی نقل کرتے ہیں۔ایسی ہی ایک ترقی میں ایک 12 سیل روبوٹ بھی شامل ہے جو SMA کے ساتھ ایک کیچڑ نما جاندار کا بائیو مائیمیٹک ہے جو 26,27 کو فائر کرنے کے لیے سائنوسائیڈل حرکت پیدا کرتا ہے۔
جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے، زیادہ سے زیادہ قوت کی ایک حد ہے جو موجودہ SMA پر مبنی ایکچیوٹرز سے حاصل کی جا سکتی ہے۔اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، یہ مطالعہ ایک بایومیمیٹک بیموڈل پٹھوں کا ڈھانچہ پیش کرتا ہے۔شکل میموری مصر کے تار سے کارفرما۔یہ ایک درجہ بندی کا نظام فراہم کرتا ہے جس میں کئی شکلوں کی میموری کی کھوٹ کی تاریں شامل ہیں۔آج تک، ادب میں اسی طرح کے فن تعمیر کے ساتھ SMA پر مبنی ایکچیوٹرز کی اطلاع نہیں ملی ہے۔ایس ایم اے پر مبنی یہ انوکھا اور نیا نظام بائی موڈل پٹھوں کی سیدھ کے دوران ایس ایم اے کے رویے کا مطالعہ کرنے کے لیے تیار کیا گیا تھا۔موجودہ ایس ایم اے پر مبنی ایکچیوٹرز کے مقابلے میں، اس مطالعے کا ہدف ایک چھوٹی سی مقدار میں نمایاں طور پر زیادہ قوتیں پیدا کرنے کے لیے ایک بائیو میمیٹک ڈپ ویلریٹ ایکچیویٹر بنانا تھا۔HVAC بلڈنگ آٹومیشن اور کنٹرول سسٹمز میں استعمال ہونے والی روایتی سٹیپر موٹر سے چلنے والی ڈرائیوز کے مقابلے میں، مجوزہ SMA پر مبنی بائی موڈل ڈرائیو ڈیزائن ڈرائیو میکانزم کا وزن 67% کم کرتا ہے۔مندرجہ ذیل میں، اصطلاحات "عضلات" اور "ڈرائیو" ایک دوسرے کے ساتھ استعمال ہوتی ہیں۔یہ مطالعہ اس طرح کی ڈرائیو کے ملٹی فزکس تخروپن کی تحقیقات کرتا ہے۔ایسے نظاموں کے مکینیکل رویے کا تجرباتی اور تجزیاتی طریقوں سے مطالعہ کیا گیا ہے۔قوت اور درجہ حرارت کی تقسیم کی مزید تفتیش 7 V کے ان پٹ وولٹیج پر کی گئی۔ اس کے بعد، کلیدی پیرامیٹرز اور آؤٹ پٹ فورس کے درمیان تعلق کو بہتر طور پر سمجھنے کے لیے ایک پیرامیٹرک تجزیہ کیا گیا۔آخر میں، درجہ بندی کے ایکچیوٹرز کا تصور کیا گیا ہے اور مصنوعی ایپلی کیشنز کے لیے غیر مقناطیسی ایکچیوٹرز کے لیے ایک ممکنہ مستقبل کے علاقے کے طور پر درجہ بندی کی سطح کے اثرات تجویز کیے گئے ہیں۔مذکورہ بالا مطالعات کے نتائج کے مطابق، سنگل اسٹیج فن تعمیر کا استعمال رپورٹ کردہ SMA پر مبنی ایکچیوٹرز کے مقابلے میں کم از کم چار سے پانچ گنا زیادہ قوتیں پیدا کرتا ہے۔اس کے علاوہ، ایک ملٹی لیول ملٹی لیول ڈرائیو کے ذریعے پیدا ہونے والی وہی ڈرائیو فورس روایتی SMA پر مبنی ڈرائیوز سے دس گنا زیادہ دکھائی گئی ہے۔اس کے بعد مطالعہ مختلف ڈیزائنز اور ان پٹ متغیرات کے درمیان حساسیت کے تجزیے کا استعمال کرتے ہوئے کلیدی پیرامیٹرز کی رپورٹ کرتا ہے۔SMA تار کی ابتدائی لمبائی (\(l_0\))، پنیٹ اینگل (\(\alpha\)) اور ہر انفرادی اسٹرینڈ میں سنگل اسٹرینڈز کی تعداد (n) قوتِ محرکہ کی وسعت پر سخت منفی اثر ڈالتی ہے۔طاقت، جب کہ ان پٹ وولٹیج (توانائی) مثبت طور پر باہم منسلک نکلی۔
ایس ایم اے تار مرکب کے نکل ٹائٹینیم (نی-ٹی) خاندان میں نظر آنے والے شکل میموری اثر (SME) کی نمائش کرتا ہے۔عام طور پر، SMAs درجہ حرارت پر منحصر دو مراحل کی نمائش کرتے ہیں: ایک کم درجہ حرارت کا مرحلہ اور ایک اعلی درجہ حرارت کا مرحلہ۔مختلف کرسٹل ڈھانچے کی موجودگی کی وجہ سے دونوں مراحل میں منفرد خصوصیات ہیں۔تبدیلی کے درجہ حرارت سے اوپر موجود Austenite مرحلے (اعلی درجہ حرارت کا مرحلہ) میں، مواد اعلی طاقت کی نمائش کرتا ہے اور بوجھ کے تحت خراب طور پر درست نہیں ہوتا ہے۔مصر دات سٹینلیس سٹیل کی طرح برتاؤ کرتا ہے، لہذا یہ اعلی عمل کے دباؤ کو برداشت کرنے کے قابل ہے۔Ni-Ti الائے کی اس خاصیت سے فائدہ اٹھاتے ہوئے، SMA تاروں کو ایکچیویٹر بنانے کے لیے ترچھا کر دیا جاتا ہے۔مختلف پیرامیٹرز اور مختلف جیومیٹریوں کے زیر اثر SMA کے تھرمل رویے کے بنیادی میکانکس کو سمجھنے کے لیے مناسب تجزیاتی ماڈل تیار کیے جاتے ہیں۔تجرباتی اور تجزیاتی نتائج کے درمیان اچھا معاہدہ ہوا۔
SMA کی بنیاد پر بائی موڈل ڈرائیو کی کارکردگی کا جائزہ لینے کے لیے تصویر 9a میں دکھائے گئے پروٹو ٹائپ پر ایک تجرباتی مطالعہ کیا گیا۔ان میں سے دو خصوصیات، ڈرائیو (مسل فورس) سے پیدا ہونے والی قوت اور SMA تار (SMA درجہ حرارت) کا درجہ حرارت تجرباتی طور پر ماپا گیا۔جیسا کہ ڈرائیو میں تار کی پوری لمبائی کے ساتھ وولٹیج کا فرق بڑھتا ہے، جول حرارتی اثر کی وجہ سے تار کا درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے۔ان پٹ وولٹیج دو 10-s سائیکلوں میں لاگو کیا گیا تھا (تصویر 2a، b میں سرخ نقطوں کے طور پر دکھایا گیا ہے) ہر ایک سائیکل کے درمیان 15-s کولنگ پیریڈ کے ساتھ۔پیزو الیکٹرک سٹرین گیج کا استعمال کرتے ہوئے بلاک کرنے والی قوت کی پیمائش کی گئی، اور SMA تار کی درجہ حرارت کی تقسیم کو سائنسی-گریڈ ہائی ریزولوشن LWIR کیمرہ کا استعمال کرتے ہوئے حقیقی وقت میں مانیٹر کیا گیا (ٹیبل 2 میں استعمال ہونے والے آلات کی خصوصیات دیکھیں)۔ظاہر کرتا ہے کہ ہائی وولٹیج کے مرحلے کے دوران، تار کا درجہ حرارت یکسر بڑھتا ہے، لیکن جب کوئی کرنٹ نہیں بہہ رہا ہوتا ہے، تو تار کا درجہ حرارت گرتا رہتا ہے۔موجودہ تجرباتی سیٹ اپ میں، ٹھنڈک کے مرحلے کے دوران SMA تار کا درجہ حرارت گر گیا، لیکن یہ اب بھی محیط درجہ حرارت سے اوپر تھا۔انجیر پر۔2e LWIR کیمرے سے لیے گئے SMA تار پر درجہ حرارت کا ایک سنیپ شاٹ دکھاتا ہے۔دوسری طرف، انجیر میں۔2a ڈرائیو سسٹم کے ذریعہ تیار کردہ بلاکنگ فورس کو ظاہر کرتا ہے۔جب پٹھوں کی قوت بہار کی بحالی کی قوت سے تجاوز کر جاتی ہے تو حرکت پذیر بازو، جیسا کہ شکل 9a میں دکھایا گیا ہے، حرکت کرنا شروع کر دیتا ہے۔جیسے ہی عمل شروع ہوتا ہے، حرکت پذیر بازو سینسر کے ساتھ رابطے میں آجاتا ہے، جس سے جسمانی قوت پیدا ہوتی ہے، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔2c، ڈی.جب زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت \(84\,^{\circ}\hbox {C}\) کے قریب ہو، زیادہ سے زیادہ مشاہدہ شدہ قوت 105 N ہے۔
گراف SMA تار کے درجہ حرارت کے تجرباتی نتائج اور دو چکروں کے دوران SMA پر مبنی بائیموڈل ایکچیویٹر کے ذریعے پیدا ہونے والی قوت کو دکھاتا ہے۔ان پٹ وولٹیج کو دو 10 سیکنڈ سائیکلوں میں لاگو کیا جاتا ہے (سرخ نقطوں کے طور پر دکھایا جاتا ہے) ہر سائیکل کے درمیان 15 سیکنڈ کولڈ ڈاؤن پیریڈ کے ساتھ۔تجربات کے لیے استعمال ہونے والا SMA تار Dynalloy Inc. سے 0.51 mm قطر کا Flexinol وائر تھا۔ (a) گراف دو چکروں میں حاصل ہونے والی تجرباتی قوت کو ظاہر کرتا ہے، (c، d) PACEline CFT/5kN piezograph کے دوران زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کے دوران آرم ایکچیوٹرز کو حرکت دینے کے عمل کی دو آزاد مثالیں دکھاتا ہے۔ دو چکر، (e) FLIR ResearchIR سافٹ ویئر LWIR کیمرے کا استعمال کرتے ہوئے SMA تار سے لیا گیا درجہ حرارت کا سنیپ شاٹ دکھاتا ہے۔تجربات میں جن جیومیٹرک پیرامیٹرز کو مدنظر رکھا گیا ہے وہ ٹیبل میں دیے گئے ہیں۔ایک
ریاضیاتی ماڈل کے نقلی نتائج اور تجرباتی نتائج کا موازنہ 7V کے ان پٹ وولٹیج کی حالت میں کیا جاتا ہے، جیسا کہ تصویر 5 میں دکھایا گیا ہے۔پیرامیٹرک تجزیہ کے نتائج کے مطابق اور SMA تار کے زیادہ گرم ہونے کے امکان سے بچنے کے لیے، ایکچیویٹر کو 11.2 ڈبلیو کی طاقت فراہم کی گئی تھی۔ایک قابل پروگرام DC پاور سپلائی 7V کو ان پٹ وولٹیج کے طور پر سپلائی کرنے کے لیے استعمال کی گئی تھی، اور تار میں 1.6A کا کرنٹ ناپا گیا تھا۔کرنٹ لگنے پر ڈرائیو سے پیدا ہونے والی قوت اور SDR کا درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے۔7V کے ان پٹ وولٹیج کے ساتھ، تخروپن کے نتائج اور پہلے سائیکل کے تجرباتی نتائج سے حاصل ہونے والی زیادہ سے زیادہ آؤٹ پٹ فورس بالترتیب 78 N اور 96 N ہے۔دوسرے چکر میں، تخروپن اور تجرباتی نتائج کی زیادہ سے زیادہ آؤٹ پٹ فورس بالترتیب 150 N اور 105 N تھی۔اوکلوژن فورس کی پیمائش اور تجرباتی ڈیٹا کے درمیان فرق اس وجہ سے ہو سکتا ہے کہ اس کی وجہ اوکلوژن فورس کی پیمائش کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔تجرباتی نتائج انجیر میں دکھائے گئے ہیں۔5a لاکنگ فورس کی پیمائش سے مطابقت رکھتا ہے، جس کی پیمائش اس وقت کی گئی جب ڈرائیو شافٹ PACEline CFT/5kN پیزو الیکٹرک فورس ٹرانسڈیوسر کے ساتھ رابطے میں تھا، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔2sلہذا، جب ڈرائیو شافٹ کولنگ زون کے آغاز میں فورس سینسر کے ساتھ رابطے میں نہیں ہے، تو فورس فوری طور پر صفر ہو جاتی ہے، جیسا کہ تصویر 2d میں دکھایا گیا ہے۔اس کے علاوہ، دوسرے پیرامیٹرز جو بعد کے چکروں میں قوت کی تشکیل کو متاثر کرتے ہیں، وہ ہیں کولنگ ٹائم کی قدریں اور پچھلے چکر میں محرک حرارت کی منتقلی کا گتانک۔انجیر سے۔2b میں، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ 15 سیکنڈ کولنگ پیریڈ کے بعد، SMA وائر کمرے کے درجہ حرارت تک نہیں پہنچا تھا اور اس وجہ سے دوسرے ڈرائیونگ سائیکل میں پہلے سائیکل (\(25\, ^{\circ}\hbox}) کے مقابلے میں اس کا ابتدائی درجہ حرارت (\(40\,^{\circ }\hbox {C}\)) تھا۔اس طرح، پہلے سائیکل کے مقابلے میں، دوسرے ہیٹنگ سائیکل کے دوران SMA تار کا درجہ حرارت ابتدائی آسٹنائٹ درجہ حرارت (\(A_s\)) تک پہنچ جاتا ہے اور منتقلی کی مدت میں زیادہ دیر تک رہتا ہے، جس کے نتیجے میں تناؤ اور قوت پیدا ہوتی ہے۔دوسری طرف، تجربات اور نقالی سے حاصل کردہ حرارتی اور کولنگ سائیکلوں کے دوران درجہ حرارت کی تقسیم تھرموگرافک تجزیہ کی مثالوں سے اعلی معیار کی مماثلت رکھتی ہے۔تجربات اور سمیلیشنز سے SMA وائر تھرمل ڈیٹا کے تقابلی تجزیے نے حرارتی اور کولنگ سائیکلوں کے دوران اور تجرباتی ڈیٹا کے لیے قابل قبول رواداری کے اندر مستقل مزاجی ظاہر کی۔SMA تار کا زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت، جو پہلے سائیکل کے تخروپن اور تجربات کے نتائج سے حاصل کیا گیا ہے، ہے \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) اور \(75\,^{\circ }\hbox { C }\, بالترتیب )، اور دوسرے چکر میں SMA تار کا زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت \\\{4} اور SMA وائر کا زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت \\\{4}} ہے 3\,^{\circ }\hbox {C}\)۔بنیادی طور پر تیار کردہ ماڈل شکل میموری اثر کے اثر کی تصدیق کرتا ہے۔اس جائزے میں تھکاوٹ اور زیادہ گرمی کے کردار پر غور نہیں کیا گیا۔مستقبل میں، ایس ایم اے وائر کی تناؤ کی تاریخ کو شامل کرنے کے لیے ماڈل کو بہتر بنایا جائے گا، جس سے یہ انجینئرنگ ایپلی کیشنز کے لیے زیادہ موزوں ہوگا۔Simulink بلاک سے حاصل کردہ ڈرائیو آؤٹ پٹ فورس اور SMA درجہ حرارت کے پلاٹ 7 V کے ان پٹ وولٹیج پلس کی حالت میں تجرباتی ڈیٹا کی قابل قبول رواداری کے اندر ہیں۔ یہ ترقی یافتہ ریاضیاتی ماڈل کی درستگی اور وشوسنییتا کی تصدیق کرتا ہے۔
ریاضیاتی ماڈل کو MathWorks Simulink R2020b ماحول میں طریقوں کے سیکشن میں بیان کردہ بنیادی مساوات کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا تھا۔انجیر پر۔3b سمولنک ریاضی ماڈل کا بلاک ڈایاگرام دکھاتا ہے۔ماڈل کو 7V ان پٹ وولٹیج پلس کے لیے بنایا گیا تھا جیسا کہ تصویر 2a، b میں دکھایا گیا ہے۔تخروپن میں استعمال ہونے والے پیرامیٹرز کی قدریں جدول 1 میں درج ہیں۔ عارضی عمل کے تخروپن کے نتائج اعداد و شمار 1 اور 1 میں پیش کیے گئے ہیں۔ اعداد و شمار 3a اور 4۔ انجیر میں۔4a،b SMA تار میں انڈسڈ وولٹیج اور ایکچیویٹر کے ذریعہ وقت کے فعل کے طور پر پیدا ہونے والی قوت کو ظاہر کرتا ہے۔ ریورس ٹرانسفارمیشن (ہیٹنگ) کے دوران، جب SMA تار کا درجہ حرارت، \(T < A_s^{\prime}\) (اسٹریس میں ترمیم شدہ آسٹنائٹ فیز اسٹارٹ ٹمپریچر)، مارٹینائٹ والیوم فریکشن (\(\dot{\xi }\)) کی تبدیلی کی شرح صفر ہو جائے گی۔ ریورس ٹرانسفارمیشن (ہیٹنگ) کے دوران، جب SMA تار کا درجہ حرارت، \(T < A_s^{\prime}\) (اسٹریس میں ترمیم شدہ آسٹنائٹ فیز اسٹارٹ ٹمپریچر)، مارٹینائٹ والیوم فریکشن (\(\dot{\xi }\)) کی تبدیلی کی شرح صفر ہو جائے گی۔ Во время обратного превращения (нагрева)، когда температура проволоки SMA، \(T < A_s^{\prime}\) (температура начала аустенипература начала аустенипература проволоки SMA ением), скорость изменения объемной доли мартенсита (\(\dot{\ xi }\)) будет равно нулю. ریورس ٹرانسفارمیشن (ہیٹنگ) کے دوران، جب SMA تار کا درجہ حرارت، \(T < A_s^{\prime}\) (اسٹریس میں ترمیم شدہ آسٹنائٹ آن سیٹ درجہ حرارت)، مارٹینائٹ والیوم فریکشن (\(\dot{\xi }\ )) کی تبدیلی کی شرح صفر ہو جائے گی۔在反向转变（加热）过程中，当SMA 线温度\(T <A_s^{\prime}\)（应力修正奥氏体狗正奥氏力修正奥氏体狸鸭体积分数的变化率（\(\dot{\xi }\)) 将为零.在 反向 转变 （加热） 中 ， 当 当 线 温度 \ (t При обратном превращении (нагреве) при температуре проволоки СПФ \(T < A_s^{\prime}\) скорость изменения объемной доли мартенсита (\( \dot{\ xi }\)) будет равно нулю. SMA تار \(T < A_s^{\prime}\) کے درجہ حرارت پر ریورس ٹرانسفارمیشن (ہٹنگ) کے دوران (آسٹینائٹ مرحلے کے نیوکلیشن کا درجہ حرارت، تناؤ کے لیے درست کیا گیا)، مارٹینائٹ کے حجم کے حصے میں تبدیلی کی شرح (\( \ dot{\ xi }\)) صفر کے برابر ہوگی۔لہذا، تناؤ کی تبدیلی کی شرح (\(\dot{\sigma}\)) صرف مساوات (1) کے استعمال کے ساتھ تناؤ کی شرح (\(\dot{\epsilon}\)) اور درجہ حرارت کے میلان (\(\dot{T} \) ) پر منحصر ہوگی۔تاہم، جیسے جیسے SMA تار درجہ حرارت میں بڑھتا ہے اور کراس کرتا ہے (\(A_s^{\prime}\))، austenite مرحلہ بننا شروع ہوتا ہے، اور (\(\dot{\xi}\)) کو مساوات کی دی گئی قدر کے طور پر لیا جاتا ہے (3)۔لہذا، وولٹیج کی تبدیلی کی شرح (\(\dot{\sigma}\)) مشترکہ طور پر \(\dot{\epsilon}, \dot{T}\) اور \(\dot{\xi}\) کے ذریعہ کنٹرول کی جاتی ہے جو فارمولہ (1) میں دی گئی ہے۔یہ حرارتی چکر کے دوران وقت کے مختلف دباؤ اور قوت کے نقشوں میں مشاہدہ کی گئی تدریجی تبدیلیوں کی وضاحت کرتا ہے، جیسا کہ تصویر 4a، b میں دکھایا گیا ہے۔
(a) SMA پر مبنی divalerate actuator میں درجہ حرارت کی تقسیم اور تناؤ سے متاثرہ جنکشن کا درجہ حرارت ظاہر کرنے والا سمولیشن نتیجہ۔جب تار کا درجہ حرارت حرارتی مرحلے میں آسٹنائٹ ٹرانزیشن درجہ حرارت کو عبور کرتا ہے، تو ترمیم شدہ آسٹنائٹ ٹرانزیشن درجہ حرارت بڑھنا شروع ہو جاتا ہے، اور اسی طرح، جب وائر راڈ کا درجہ حرارت ٹھنڈک کے مرحلے میں مارٹینائٹک ٹرانزیشن درجہ حرارت کو عبور کرتا ہے، تو مارٹینائٹک ٹرانزیشن کا درجہ حرارت کم ہو جاتا ہے۔عمل کاری کے عمل کی تجزیاتی ماڈلنگ کے لیے SMA۔(سیمولنک ماڈل کے ہر ذیلی نظام کے تفصیلی نظارے کے لیے، ضمنی فائل کا ضمیمہ سیکشن دیکھیں۔)
مختلف پیرامیٹر تقسیم کے تجزیہ کے نتائج 7V ان پٹ وولٹیج کے دو چکروں (10 سیکنڈ وارم اپ سائیکل اور 15 سیکنڈ کول ڈاؤن سائیکل) کے لیے دکھائے گئے ہیں۔جبکہ (ac) اور (e) وقت کے ساتھ تقسیم کی عکاسی کرتے ہیں، دوسری طرف، (d) اور (f) درجہ حرارت کے ساتھ تقسیم کی وضاحت کرتے ہیں۔متعلقہ ان پٹ حالات کے لیے، زیادہ سے زیادہ مشاہدہ شدہ تناؤ 106 MPa ہے (345 MPa سے کم، تار کی پیداوار کی طاقت)، قوت 150 N ہے، زیادہ سے زیادہ نقل مکانی 270 µm ہے، اور کم از کم مارٹینیٹک حجم کا حصہ 0.91 ہے۔دوسری طرف، دباؤ میں تبدیلی اور درجہ حرارت کے ساتھ مارٹینائٹ کے حجم کے حصے میں تبدیلی ہسٹریسیس کی خصوصیات سے ملتی جلتی ہے۔
اسی وضاحت کا اطلاق آسٹنائٹ فیز سے مارٹینائٹ فیز میں براہ راست تبدیلی (کولنگ) پر ہوتا ہے، جہاں SMA وائر ٹمپریچر (T) اور سٹریس میں ترمیم شدہ مارٹینائٹ فیز (\(M_f^{\prime}\ )) کا آخری درجہ حرارت بہترین ہے۔انجیر پر۔4d,f دونوں ڈرائیونگ سائیکلوں کے لیے SMA وائر (T) کے درجہ حرارت میں تبدیلی کے ایک فنکشن کے طور پر SMA تار میں induced stress (\(\sigma\)) اور martensite کے حجم کا حصہ (\(\xi\)) میں تبدیلی کو ظاہر کرتا ہے۔انجیر پر۔شکل 3a ان پٹ وولٹیج پلس کے لحاظ سے وقت کے ساتھ SMA تار کے درجہ حرارت میں تبدیلی کو ظاہر کرتا ہے۔جیسا کہ اعداد و شمار سے دیکھا جا سکتا ہے، تار کا درجہ حرارت صفر وولٹیج پر حرارت کا ذریعہ فراہم کرنے اور بعد میں کنویکٹیو کولنگ کے ذریعے بڑھتا رہتا ہے۔حرارت کے دوران، آسٹنائٹ مرحلے میں مارٹینائٹ کی دوبارہ تبدیلی اس وقت شروع ہوتی ہے جب SMA تار کا درجہ حرارت (T) تناؤ سے درست شدہ آسٹنائٹ نیوکلیشن درجہ حرارت (\(A_s^{\prime}\)) کو عبور کرتا ہے۔اس مرحلے کے دوران، SMA تار کو کمپریس کیا جاتا ہے اور ایکچیویٹر قوت پیدا کرتا ہے۔ٹھنڈک کے دوران بھی، جب SMA تار (T) کا درجہ حرارت اسٹریس میں ترمیم شدہ مارٹینائٹ فیز (\(M_s^{\prime}\)) کے نیوکلیشن ٹمپریچر کو عبور کرتا ہے تو آسٹنائٹ فیز سے مارٹینائٹ فیز میں ایک مثبت تبدیلی ہوتی ہے۔ڈرائیو فورس کم ہو جاتی ہے.
SMA پر مبنی بائیموڈل ڈرائیو کے اہم کوالیٹیٹو پہلوؤں کو نقلی نتائج سے حاصل کیا جا سکتا ہے۔وولٹیج پلس ان پٹ کی صورت میں، SMA تار کا درجہ حرارت جول حرارتی اثر کی وجہ سے بڑھ جاتا ہے۔مارٹینائٹ والیوم فریکشن (\(\xi\)) کی ابتدائی قدر 1 پر سیٹ کی گئی ہے، کیونکہ مواد ابتدائی طور پر مکمل طور پر مارٹینیٹک مرحلے میں ہے۔جیسے جیسے تار گرم ہوتا رہتا ہے، ایس ایم اے وائر کا درجہ حرارت دباؤ سے درست شدہ آسٹنائٹ نیوکلیشن درجہ حرارت \(A_s^{\prime}\) سے بڑھ جاتا ہے، جس کے نتیجے میں مارٹینائٹ والیوم فریکشن میں کمی واقع ہوتی ہے، جیسا کہ شکل 4c میں دکھایا گیا ہے۔اس کے علاوہ، انجیر میں.4e وقت میں اور انجیر میں ایکچیویٹر کے اسٹروک کی تقسیم کو ظاہر کرتا ہے۔5 - وقت کی ایک تقریب کے طور پر ڈرائیونگ فورس۔مساوات کے متعلقہ نظام میں درجہ حرارت، مارٹینائٹ والیوم فریکشن، اور تناؤ شامل ہوتا ہے جو تار میں پیدا ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں SMA تار سکڑ جاتا ہے اور ایکچیویٹر کے ذریعے پیدا ہونے والی قوت۔جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔4d,f، درجہ حرارت کے ساتھ وولٹیج کا تغیر اور درجہ حرارت کے ساتھ مارٹینائٹ والیوم فریکشن کا فرق 7 V پر مصنوعی کیس میں SMA کی ہسٹریسس خصوصیات سے مطابقت رکھتا ہے۔
ڈرائیونگ پیرامیٹرز کا موازنہ تجربات اور تجزیاتی حسابات کے ذریعے حاصل کیا گیا۔تاروں کو 10 سیکنڈ کے لیے 7 V کے پلسڈ ان پٹ وولٹیج کا نشانہ بنایا گیا، پھر دو چکروں میں 15 سیکنڈ (کولنگ فیز) کے لیے ٹھنڈا کیا گیا۔پنیٹ اینگل \(40^{\circ}\) پر سیٹ ہے اور ہر ایک پن ٹانگ میں SMA تار کی ابتدائی لمبائی 83mm پر سیٹ ہے۔(a) لوڈ سیل سے ڈرائیونگ فورس کی پیمائش کرنا (b) تھرمل انفراریڈ کیمرے کے ساتھ تار کے درجہ حرارت کی نگرانی کرنا۔
ڈرائیو کے ذریعہ تیار کردہ قوت پر جسمانی پیرامیٹرز کے اثر کو سمجھنے کے لئے، منتخب جسمانی پیرامیٹرز کے لئے ریاضیاتی ماڈل کی حساسیت کا تجزیہ کیا گیا، اور پیرامیٹرز کو ان کے اثر و رسوخ کے مطابق درجہ بندی کیا گیا۔سب سے پہلے، ماڈل پیرامیٹرز کا نمونہ تجرباتی ڈیزائن کے اصولوں کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا تھا جو یکساں تقسیم کے بعد کیا گیا تھا (حساسیت کے تجزیہ پر ضمنی سیکشن دیکھیں)۔اس صورت میں، ماڈل کے پیرامیٹرز میں ان پٹ وولٹیج (\(V_{in}\))، ابتدائی SMA تار کی لمبائی (\(l_0\))، مثلث زاویہ (\(\alpha\))، bias spring constant (\( K_x\ ))، convective heat transfer coefficient (\(h_T\)) اور uni شاخوں کی تعداد شامل ہیں۔اگلے مرحلے میں، چوٹی کے پٹھوں کی طاقت کو مطالعہ کے ڈیزائن کی ضرورت کے طور پر منتخب کیا گیا تھا اور طاقت پر متغیرات کے ہر سیٹ کے پیرامیٹرک اثرات حاصل کیے گئے تھے۔حساسیت کے تجزیے کے لیے ٹورنیڈو پلاٹس ہر پیرامیٹر کے لیے ارتباط کے گتانک سے اخذ کیے گئے تھے، جیسا کہ تصویر 6a میں دکھایا گیا ہے۔
(a) ماڈل کے پیرامیٹرز کی باہمی ربط کی عددی قدریں اور مذکورہ ماڈل کے پیرامیٹرز کے 2500 منفرد گروپوں کی زیادہ سے زیادہ آؤٹ پٹ فورس پر ان کا اثر ٹورنیڈو پلاٹ میں دکھایا گیا ہے۔گراف کئی اشاریوں کے درجہ کا ارتباط کو ظاہر کرتا ہے۔یہ واضح ہے کہ \(V_{in}\) واحد پیرامیٹر ہے جس کا مثبت ارتباط ہے، اور \(l_0\) وہ پیرامیٹر ہے جس میں سب سے زیادہ منفی ارتباط ہے۔چوٹی کے پٹھوں کی طاقت پر مختلف مجموعوں میں مختلف پیرامیٹرز کا اثر (b، c) میں دکھایا گیا ہے۔\(K_x\) کی حدیں 400 سے 800 N/m اور n کی حدیں 4 سے 24 تک ہیں۔ وولٹیج (\(V_{in}\)) 4V سے 10V میں تبدیل ہو گیا ہے، تار کی لمبائی (\(l_{0 } \)) 40 سے 100 ملی میٹر تک تبدیل ہو گئی ہے، اور دم کا زاویہ \0 (\0 ^ varied) \\ (\0} سے بدلا ہوا ہے) \circ }\)۔
انجیر پر۔6a چوٹی ڈرائیو فورس ڈیزائن کی ضروریات کے ساتھ ہر پیرامیٹر کے لیے مختلف ارتباطی گتانکوں کا ٹورنیڈو پلاٹ دکھاتا ہے۔انجیر سے۔6a یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ وولٹیج کا پیرامیٹر (\(V_{in}\)) براہ راست زیادہ سے زیادہ آؤٹ پٹ فورس سے متعلق ہے، اور convective ہیٹ ٹرانسفر گتانک (\(h_T\))، شعلہ زاویہ (\( \alpha\)) , displacement spring constant (\(K_x\)) S کی ابتدائی لمبائی (w_l) کے ساتھ منسلک ہے , اور unimodal شاخوں کی تعداد (n) ایک مضبوط معکوس ارتباط کو ظاہر کرتی ہے براہ راست ارتباط کی صورت میں وولٹیج کے ارتباط کے گتانک کی زیادہ قیمت کی صورت میں (\(V_ {in}\)) اشارہ کرتا ہے کہ اس پیرامیٹر کا پاور آؤٹ پٹ پر سب سے زیادہ اثر پڑتا ہے۔اسی طرح کا ایک اور تجزیہ دو کمپیوٹیشنل اسپیس کے مختلف مجموعوں میں مختلف پیرامیٹرز کے اثر کا جائزہ لے کر چوٹی کی طاقت کی پیمائش کرتا ہے، جیسا کہ تصویر 6b، c میں دکھایا گیا ہے۔\(V_{in}\) اور \(l_0\), \(\alpha\) اور \(l_0\) کے پیٹرن ایک جیسے ہیں، اور گراف دکھاتا ہے کہ \(V_{in}\) اور \(\alpha\ ) اور \(\alpha\) کے پیٹرن ایک جیسے ہیں۔\(l_0\) کی چھوٹی قدروں کے نتیجے میں اونچی چوٹی کی قوتیں ہوتی ہیں۔دیگر دو پلاٹ شکل 6a سے مطابقت رکھتے ہیں، جہاں n اور \(K_x\) منفی طور پر منسلک ہیں اور \(V_{in}\) مثبت طور پر منسلک ہیں۔یہ تجزیہ اثر انداز کرنے والے پیرامیٹرز کی وضاحت اور ایڈجسٹ کرنے میں مدد کرتا ہے جس کے ذریعے ڈرائیو سسٹم کی آؤٹ پٹ فورس، اسٹروک اور کارکردگی کو ضروریات اور اطلاق کے مطابق ڈھالا جا سکتا ہے۔
موجودہ تحقیقی کام N سطحوں کے ساتھ درجہ بندی کی ڈرائیوز کا تعارف اور تفتیش کرتا ہے۔دو سطحی درجہ بندی میں، جیسا کہ تصویر 7a میں دکھایا گیا ہے، جہاں پہلے درجے کے ایکچیویٹر کے ہر SMA تار کے بجائے، ایک بِموڈل ترتیب حاصل کی جاتی ہے، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔9e.انجیر پر۔7c دکھاتا ہے کہ کس طرح SMA تار ایک حرکت پذیر بازو (معاون بازو) کے گرد زخم ہے جو صرف طولانی سمت میں حرکت کرتا ہے۔تاہم، بنیادی حرکت پذیر بازو پہلے مرحلے کے ملٹی اسٹیج ایکچوایٹر کے حرکت پذیر بازو کی طرح حرکت کرتا ہے۔عام طور پر، ایک N-اسٹیج ڈرائیو \(N-1\) سٹیج SMA تار کو پہلے مرحلے کی ڈرائیو سے بدل کر بنائی جاتی ہے۔نتیجے کے طور پر، ہر شاخ پہلے مرحلے کی ڈرائیو کی نقل کرتی ہے، اس شاخ کے استثناء کے جو خود تار کو رکھتی ہے۔اس طرح، نیسٹڈ ڈھانچے بنائے جاسکتے ہیں جو ایسی قوتیں بناتے ہیں جو پرائمری ڈرائیوز کی قوتوں سے کئی گنا زیادہ ہوتی ہیں۔اس مطالعہ میں، ہر سطح کے لیے، 1 میٹر کی کل مؤثر SMA تار کی لمبائی کو مدنظر رکھا گیا، جیسا کہ تصویر 7d میں ٹیبلر فارمیٹ میں دکھایا گیا ہے۔ہر ایک غیر موڈل ڈیزائن میں ہر تار سے کرنٹ اور اس کے نتیجے میں ہر SMA وائر سیگمنٹ میں پریسٹریس اور وولٹیج ہر سطح پر یکساں ہیں۔ہمارے تجزیاتی ماڈل کے مطابق، آؤٹ پٹ فورس مثبت طور پر سطح کے ساتھ منسلک ہے، جبکہ نقل مکانی منفی طور پر منسلک ہے.ایک ہی وقت میں، نقل مکانی اور پٹھوں کی طاقت کے درمیان ایک تجارتی بند تھا.جیسا کہ انجیر میں دیکھا گیا ہے۔7b، جب کہ زیادہ سے زیادہ طاقت تہوں کی سب سے بڑی تعداد میں حاصل کی جاتی ہے، سب سے بڑی نقل مکانی سب سے کم تہہ میں دیکھی جاتی ہے۔جب درجہ بندی کی سطح کو \(N=5\) پر سیٹ کیا گیا، تو 2.58 kN کی چوٹی کی پٹھوں کی قوت 2 مشاہدہ شدہ اسٹروک \(\upmu\)m کے ساتھ پائی گئی۔دوسری طرف، پہلے مرحلے کی ڈرائیو 277 \(\upmu\)m کے اسٹروک پر 150 N کی قوت پیدا کرتی ہے۔ملٹی لیول ایکچویٹرز حقیقی حیاتیاتی پٹھوں کی نقل کرنے کے قابل ہیں، جہاں شکل کی یادداشت کے مرکب پر مبنی مصنوعی عضلات عین اور باریک حرکت کے ساتھ نمایاں طور پر اعلیٰ قوتیں پیدا کرنے کے قابل ہوتے ہیں۔اس چھوٹے ڈیزائن کی حدود یہ ہیں کہ جیسے جیسے درجہ بندی میں اضافہ ہوتا ہے، تحریک بہت کم ہوجاتی ہے اور ڈرائیو مینوفیکچرنگ کے عمل کی پیچیدگی بڑھ جاتی ہے۔
(a) ایک دو مرحلہ (\(N=2\)) تہوں والی شکل والی میموری الائے لکیری ایکچیو ایٹر سسٹم کو بائی موڈل کنفیگریشن میں دکھایا گیا ہے۔مجوزہ ماڈل پہلے اسٹیج لیئرڈ ایکچیویٹر میں ایس ایم اے وائر کو دوسرے سنگل اسٹیج لیئرڈ ایکچیویٹر سے بدل کر حاصل کیا جاتا ہے۔(c) دوسرے مرحلے کے ملٹی لیئر ایکچیویٹر کی درست ترتیب۔(b) سطحوں کی تعداد کے لحاظ سے قوتوں اور نقل مکانی کی تقسیم بیان کی گئی ہے۔یہ پایا گیا ہے کہ ایکچیویٹر کی چوٹی کی طاقت گراف پر اسکیل لیول کے ساتھ مثبت طور پر منسلک ہے، جبکہ اسٹروک منفی طور پر اسکیل لیول کے ساتھ منسلک ہے۔ہر تار میں کرنٹ اور پری وولٹیج ہر سطح پر مستقل رہتا ہے۔(d) ٹیبل ہر سطح پر نلکوں کی تعداد اور SMA تار (فائبر) کی لمبائی دکھاتا ہے۔تاروں کی خصوصیات انڈیکس 1 سے ظاہر ہوتی ہیں، اور ثانوی شاخوں کی تعداد (ایک پرائمری ٹانگ سے جڑی ہوئی) سب اسکرپٹ میں سب سے بڑی تعداد سے ظاہر ہوتی ہے۔مثال کے طور پر، سطح 5 پر، \(n_1\) سے مراد ہر بیموڈل ڈھانچے میں موجود SMA تاروں کی تعداد ہے، اور \(n_5\) سے مراد معاون ٹانگوں کی تعداد ہے (ایک مرکزی ٹانگ سے جڑی ہوئی)۔
بہت سے محققین کی طرف سے SMAs کے طرز عمل کو شکل کی یادداشت کے ساتھ ماڈل بنانے کے لیے مختلف طریقے تجویز کیے گئے ہیں، جو کہ مرحلے کی منتقلی سے وابستہ کرسٹل ڈھانچے میں میکروسکوپک تبدیلیوں کے ساتھ تھرمو مکینیکل خصوصیات پر منحصر ہیں۔تشکیلاتی طریقوں کی تشکیل فطری طور پر پیچیدہ ہے۔سب سے زیادہ عام طور پر استعمال ہونے والا فینومینولوجیکل ماڈل Tanaka28 نے تجویز کیا ہے اور انجینئرنگ ایپلی کیشنز میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔تاناکا [28] کی طرف سے تجویز کردہ فینومینولوجیکل ماڈل فرض کرتا ہے کہ مارٹینائٹ کا حجم کا حصہ درجہ حرارت اور تناؤ کا ایک کفایتی فعل ہے۔بعد میں، لیانگ اور راجرز29 اور برنسن 30 نے ایک ماڈل تجویز کیا جس میں فیز ٹرانزیشن ڈائنامکس کو ماڈل میں معمولی تبدیلیوں کے ساتھ وولٹیج اور درجہ حرارت کا کوزائن فنکشن سمجھا جاتا تھا۔بیکر اور برنسن نے صوابدیدی لوڈنگ کے حالات کے ساتھ ساتھ جزوی ٹرانزیشن کے تحت SMA مواد کے طرز عمل کو ماڈل کرنے کے لیے فیز ڈایاگرام پر مبنی کائنےٹک ماڈل تجویز کیا۔بینرجی 32 بیکر اور برنسن 31 فیز ڈایاگرام ڈائنامکس کا طریقہ استعمال کرتی ہے تاکہ الہینیا اور احمدیان 33 کی طرف سے تیار کردہ آزادی کے ہیرا پھیری کی ایک ڈگری کی نقالی کی جا سکے۔فیز ڈایاگرام پر مبنی حرکیاتی طریقے، جو درجہ حرارت کے ساتھ وولٹیج میں نان مونوٹونک تبدیلی کو مدنظر رکھتے ہیں، انجینئرنگ ایپلی کیشنز میں لاگو کرنا مشکل ہے۔الخینیا اور احمدی موجودہ فینومینولوجیکل ماڈلز کی ان خامیوں کی طرف توجہ مبذول کراتے ہیں اور کسی بھی پیچیدہ لوڈنگ حالات کے تحت شکل میموری کے رویے کا تجزیہ کرنے اور اس کی وضاحت کرنے کے لیے ایک توسیعی رجحاناتی ماڈل تجویز کرتے ہیں۔
SMA تار کا ساختی ماڈل SMA تار کا تناؤ (\(\sigma\))، تناؤ (\(\epsilon\))، درجہ حرارت (T)، اور مارٹینائٹ والیوم فریکشن (\(\xi\)) دیتا ہے۔فینومینولوجیکل تشکیلاتی ماڈل پہلے تناکا 28 نے تجویز کیا تھا اور بعد میں لیانگ 29 اور برنسن 30 نے اپنایا تھا۔مساوات کے مشتق کی شکل ہے:
جہاں E فیز پر منحصر ایس ایم اے ینگ کا ماڈیولس ہے جو \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) اور \(E_A\) اور \(E_M\) کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کیا گیا ہے جو ینگ کے ماڈیولس کی نمائندگی کرتا ہے، بالترتیب austenitic اور martensitic مراحل ہیں، اور coe pan کی نمائندگی کرتا ہے \(Ta-pan)۔فیز ٹرانزیشن کنٹری بیوشن فیکٹر ہے \(\Omega = -E \epsilon _L\) اور \(\epsilon _L\) SMA تار میں زیادہ سے زیادہ قابل بازیافت تناؤ ہے۔
فیز ڈائنامکس کی مساوات لیانگ29 کے تیار کردہ کوزائن فنکشن کے ساتھ موافق ہے اور بعد میں تناکا 28 کے تجویز کردہ ایکسپونینشنل فنکشن کے بجائے برنسن 30 کے ذریعہ اپنایا گیا ہے۔فیز ٹرانزیشن ماڈل ایلاخینیا اور احمدیان 34 کے تجویز کردہ ماڈل کی توسیع ہے اور لیانگ29 اور برنسن 30 کی طرف سے دی گئی فیز ٹرانزیشن کی شرائط کی بنیاد پر اس میں ترمیم کی گئی ہے۔اس فیز ٹرانزیشن ماڈل کے لیے استعمال ہونے والی شرائط پیچیدہ تھرمو مکینیکل بوجھ کے تحت درست ہیں۔وقت کے ہر لمحے، تشکیلاتی مساوات کی ماڈلنگ کرتے وقت مارٹینائٹ کے حجم کے کسر کی قدر کا حساب لگایا جاتا ہے۔
گورننگ ری ٹرانسفارمیشن مساوات، جس کا اظہار حرارتی حالات میں مارٹینائٹ سے آسٹنائٹ میں تبدیلی سے ہوتا ہے، درج ذیل ہے:
جہاں \(\xi\) مارٹینائٹ کا حجم کا حصہ ہے، \(\xi _M\) گرم کرنے سے پہلے حاصل کیا گیا مارٹینائٹ کا حجم کا حصہ ہے، \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\)، \ ( \displaystyle b_A = -a_A/C_A\) اور \(C_A_A) درجہ حرارت \(C_A)، ٹی ایم اے، ٹی ایم اے، درجہ حرارت s\) اور \(A_f\) - بالترتیب درجہ حرارت، آسٹنائٹ مرحلے کا آغاز اور اختتام۔
براہ راست تبدیلی کنٹرول مساوات، جس کی نمائندگی ٹھنڈک کے حالات میں آسٹنائٹ سے مارٹینائٹ میں فیز ٹرانسفارمیشن سے ہوتی ہے، یہ ہے:
جہاں \(\xi _A\) ٹھنڈا ہونے سے پہلے حاصل کردہ مارٹینائٹ کا حجم کا حصہ ہے، \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) اور \ ( C_M \) – وکر فٹنگ کے پیرامیٹرز، T – SMA وائر، ابتدائی \ (SMA وائر) اور حتمی درجہ حرارت \ (T-SMA وائر) بالترتیب
مساوات (3) اور (4) میں فرق کرنے کے بعد، الٹا اور براہ راست تبدیلی کی مساوات کو درج ذیل شکل میں آسان کیا جاتا ہے:
آگے اور پیچھے کی تبدیلی کے دوران \(\eta _{\sigma}\) اور \(\eta _{T}\) مختلف قدریں لیتے ہیں۔\(\eta _{\sigma}\) اور \(\eta _{T}\) سے وابستہ بنیادی مساواتیں اخذ کی گئی ہیں اور ایک اضافی حصے میں تفصیل سے بحث کی گئی ہیں۔
SMA تار کے درجہ حرارت کو بڑھانے کے لیے درکار حرارتی توانائی جول حرارتی اثر سے آتی ہے۔ایس ایم اے تار کے ذریعے جذب یا جاری ہونے والی تھرمل توانائی کو تبدیلی کی اویکت حرارت سے ظاہر کیا جاتا ہے۔SMA تار میں گرمی کا نقصان جبری کنویکشن کی وجہ سے ہے، اور تابکاری کے نہ ہونے کے برابر اثر کو دیکھتے ہوئے، حرارت کی توانائی کے توازن کی مساوات مندرجہ ذیل ہے:
جہاں \(m_{wire}\) SMA تار کا کل ماس ہے، \(c_{p}\) SMA کی مخصوص حرارت کی گنجائش ہے، \(V_{in}\) تار پر لگائی جانے والی وولٹیج ہے، \(R_{ohm} \ ) – مرحلے پر منحصر مزاحمت SMA، جس کی وضاحت کی گئی ہے؛\(R_{ohm} = (l/A_{cross})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\ ) جہاں \(r_M\ ) اور \(r_A\) بالترتیب martensite اور austenite میں SMA فیز ریزسٹوٹی ہے، \(A_{c}\) ہے \(A_{c}\) SMA فیز ریزسٹویٹی ہے \(A_{c}\) \\\D میموری کا سطحی رقبہ ہے \\ a\D میموری کی تمام شکل۔تار کی منتقلی کی اویکت حرارت، T اور \(T_{\infty}\) بالترتیب SMA تار اور ماحول کا درجہ حرارت ہیں۔
جب ایک شکل میموری الائے تار کو فعال کیا جاتا ہے، تو تار کمپریس ہو جاتا ہے، جس سے بائیموڈل ڈیزائن کی ہر شاخ میں ایک قوت پیدا ہوتی ہے جسے فائبر فورس کہتے ہیں۔ایس ایم اے تار کے ہر اسٹرینڈ میں موجود ریشوں کی قوتیں مل کر پٹھوں کی قوت کو متحرک کرتی ہیں، جیسا کہ تصویر 9e میں دکھایا گیا ہے۔متعصب اسپرنگ کی موجودگی کی وجہ سے، Nth ملٹی لیئر ایکچیویٹر کی کل پٹھوں کی قوت یہ ہے:
\(N = 1\) کو مساوات (7) میں تبدیل کرتے ہوئے، پہلے مرحلے کے بائیموڈل ڈرائیو پروٹو ٹائپ کے پٹھوں کی طاقت کو اس طرح حاصل کیا جا سکتا ہے:
جہاں n یونیموڈل ٹانگوں کی تعداد ہے، \(F_m\) ڈرائیو کے ذریعے پیدا ہونے والی پٹھوں کی قوت ہے، \​​(F_f\) SMA تار میں فائبر کی طاقت ہے، \(K_x\) تعصب کی سختی ہے۔spring، \(\alpha\) مثلث کا زاویہ ہے، \(x_0\) SMA کیبل کو پری ٹینشنڈ پوزیشن میں رکھنے کے لیے bias spring کا ابتدائی آفسیٹ ہے، اور \(\Delta x\) ایکچیویٹر ٹریول ہے۔
ڈرائیو کی کل نقل مکانی یا حرکت (\(\Delta x\)) Nth مرحلے کے SMA تار پر وولٹیج (\(\sigma\)) اور سٹرین (\(\epsilon\)) پر منحصر ہے، ڈرائیو کو سیٹ کیا گیا ہے (تصویر دیکھیں آؤٹ پٹ کا اضافی حصہ):
حرکی مساوات ڈرائیو ڈیفارمیشن (\(\epsilon\)) اور نقل مکانی یا نقل مکانی (\(\Delta x\)) کے درمیان تعلق بتاتی ہیں۔آرب تار کی ابتدائی آرب تار کی لمبائی (\(l_0\)) اور تار کی لمبائی (l) کے کسی بھی وقت t کے ایک غیر موڈل شاخ میں بطور فنکشن مندرجہ ذیل ہے:
جہاں \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) کوزائن فارمولے کو \(\Delta\)ABB' میں لاگو کرکے حاصل کیا جاتا ہے، جیسا کہ شکل 8 میں دکھایا گیا ہے۔ پہلے اسٹیج ڈرائیو کے لیے (\N\D = 1)\_\D (\N\1) ہے ta x\)، اور \(\alpha _1\) \(\alpha \) ہے جیسا کہ شکل 8 میں دکھایا گیا ہے، وقت کو مساوات (11) سے فرق کرتے ہوئے اور l کی قدر کو بدل کر، سٹرین ریٹ کو اس طرح لکھا جا سکتا ہے:
جہاں \(l_0\) SMA تار کی ابتدائی لمبائی ہے، l کسی بھی وقت t ایک یکساں شاخ میں تار کی لمبائی ہے، \(\epsilon\) SMA تار میں پیدا ہونے والی اخترتی ہے، اور \(\alpha \) مثلث کا زاویہ ہے، \(\Delta x\) Figure (8) میں دکھایا گیا ڈرائیو آف سیٹ ہے۔
تمام n سنگل چوٹی کے ڈھانچے (\(n=6\) اس تصویر میں) ان پٹ وولٹیج کے بطور \(V_{in}\) کے ساتھ سیریز میں جڑے ہوئے ہیں۔اسٹیج I: صفر وولٹیج کے حالات کے تحت بائی موڈل کنفیگریشن میں ایس ایم اے وائر کا اسکیمیٹک ڈایاگرام مرحلہ II: ایک کنٹرول شدہ ڈھانچہ دکھایا گیا ہے جہاں الٹا تبدیلی کی وجہ سے ایس ایم اے وائر کمپریس ہوتا ہے، جیسا کہ سرخ لکیر سے دکھایا گیا ہے۔
تصور کے ثبوت کے طور پر، تجرباتی نتائج کے ساتھ بنیادی مساوات کے نقلی اخذ کو جانچنے کے لیے SMA پر مبنی بائیموڈل ڈرائیو تیار کی گئی۔بائیموڈل لکیری ایکچیویٹر کا CAD ماڈل انجیر میں دکھایا گیا ہے۔9aدوسری طرف، انجیر میں۔9c ایک نئے ڈیزائن کو دکھاتا ہے جو ایک گھومنے والی پرزمیٹک کنکشن کے لیے تجویز کیا گیا ہے جس میں ایک دو طیاروں کے SMA پر مبنی ایکچیویٹر کا استعمال کرتے ہوئے ایک بیموڈل ڈھانچہ ہے۔ڈرائیو کے اجزاء الٹی میکر 3 ایکسٹینڈڈ 3D پرنٹر پر اضافی مینوفیکچرنگ کا استعمال کرتے ہوئے من گھڑت تھے۔اجزاء کی 3D پرنٹنگ کے لیے استعمال ہونے والا مواد پولی کاربونیٹ ہے جو گرمی سے بچنے والے مواد کے لیے موزوں ہے کیونکہ یہ مضبوط، پائیدار اور شیشے کی منتقلی کا اعلی درجہ حرارت (110-113 \(^{\circ }\) C) ہے۔اس کے علاوہ، Dynalloy, Inc. Flexinol شکل کی میموری الائے وائر کو تجربات میں استعمال کیا گیا تھا، اور Flexinol تار سے متعلق مادی خصوصیات کو نقلی شکلوں میں استعمال کیا گیا تھا۔ایک سے زیادہ SMA تاروں کو ریشوں کے طور پر ترتیب دیا گیا ہے جو کہ ملٹی لیئر ایکچیوٹرز کے ذریعے پیدا ہونے والی اعلی قوتوں کو حاصل کرنے کے لیے پٹھوں کے بائی موڈل ترتیب میں موجود ہیں، جیسا کہ تصویر 9b، d میں دکھایا گیا ہے۔
جیسا کہ شکل 9a میں دکھایا گیا ہے، حرکت پذیر بازو SMA تار سے بننے والے شدید زاویہ کو زاویہ (\(\alpha\)) کہا جاتا ہے۔بائیں اور دائیں کلیمپ کے ساتھ منسلک ٹرمینل کلیمپ کے ساتھ، SMA تار کو مطلوبہ بیموڈل زاویہ پر رکھا جاتا ہے۔اسپرنگ کنیکٹر پر رکھے گئے بائیس اسپرنگ ڈیوائس کو ایس ایم اے ریشوں کی تعداد (n) کے مطابق مختلف بائیس اسپرنگ ایکسٹینشن گروپس کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔اس کے علاوہ، حرکت پذیر حصوں کی جگہ کو اس طرح ڈیزائن کیا گیا ہے کہ جبری کنویکشن کولنگ کے لیے SMA تار بیرونی ماحول کے سامنے آئے۔ڈیٹیچ ایبل اسمبلی کی اوپر اور نیچے کی پلیٹیں SMA تار کو وزن کم کرنے کے لیے بنائے گئے ایکسٹروڈڈ کٹ آؤٹ کے ساتھ ٹھنڈا رکھنے میں مدد کرتی ہیں۔اس کے علاوہ، CMA تار کے دونوں سروں کو ایک کرمپ کے ذریعے بالترتیب بائیں اور دائیں ٹرمینلز پر لگایا جاتا ہے۔اوپر اور نیچے کی پلیٹوں کے درمیان کلیئرنس برقرار رکھنے کے لیے حرکت پذیر اسمبلی کے ایک سرے سے ایک پلنجر منسلک ہوتا ہے۔پلنجر کا استعمال کسی رابطے کے ذریعے سینسر پر بلاکنگ فورس لگانے کے لیے بھی کیا جاتا ہے تاکہ SMA تار کے فعال ہونے پر بلاکنگ فورس کی پیمائش کی جا سکے۔
بیموڈل پٹھوں کا ڈھانچہ SMA برقی طور پر سیریز میں جڑا ہوا ہے اور ایک ان پٹ پلس وولٹیج سے چلتا ہے۔وولٹیج پلس سائیکل کے دوران، جب وولٹیج لاگو کیا جاتا ہے اور ایس ایم اے تار کو آسٹنائٹ کے ابتدائی درجہ حرارت سے اوپر گرم کیا جاتا ہے، تو ہر اسٹرینڈ میں تار کی لمبائی کم ہو جاتی ہے۔یہ مراجعت حرکت پذیر بازو کو ذیلی اسمبلی سے متحرک کرتی ہے۔جب اسی چکر میں وولٹیج کو صفر کر دیا گیا تو گرم SMA تار کو مارٹینائٹ کی سطح کے درجہ حرارت سے نیچے ٹھنڈا کر دیا گیا، اس طرح وہ اپنی اصل پوزیشن پر واپس آ گیا۔زیرو تناؤ کے حالات میں، SMA تار کو پہلے غیر فعال طور پر ایک تعصب کے ذریعے پھیلایا جاتا ہے تاکہ متعین مارٹینسیٹک حالت تک پہنچ سکے۔اسکرو، جس سے ایس ایم اے تار گزرتا ہے، ایس ایم اے تار پر وولٹیج پلس لگانے سے پیدا ہونے والے کمپریشن کی وجہ سے حرکت کرتا ہے (ایس پی اے آسٹنائٹ فیز تک پہنچ جاتا ہے)، جو حرکت پذیر لیور کی ایکٹیویشن کا باعث بنتا ہے۔جب SMA تار کو پیچھے ہٹایا جاتا ہے، تو تعصب اسپرنگ اسپرنگ کو مزید کھینچ کر مخالف قوت پیدا کرتا ہے۔جب امپلس وولٹیج میں تناؤ صفر ہو جاتا ہے، SMA تار لمبا ہو جاتا ہے اور جبری کنویکشن کولنگ کی وجہ سے اپنی شکل تبدیل کر لیتا ہے، جو ڈبل مارٹینیٹک مرحلے تک پہنچ جاتا ہے۔
مجوزہ ایس ایم اے پر مبنی لکیری ایکچیویٹر سسٹم میں بائی موڈل کنفیگریشن ہے جس میں ایس ایم اے کی تاروں کو زاویہ بنایا گیا ہے۔(a) پروٹوٹائپ کے ایک CAD ماڈل کو دکھایا گیا ہے، جس میں پروٹوٹائپ کے لیے کچھ اجزاء اور ان کے معانی کا ذکر ہے، (b، d) تیار شدہ تجرباتی پروٹو ٹائپ35 کی نمائندگی کرتا ہے۔جبکہ (b) برقی رابطوں اور تعصب کے چشموں اور استعمال شدہ سٹرین گیجز کے ساتھ پروٹوٹائپ کا سب سے اوپر کا منظر دکھاتا ہے، (d) سیٹ اپ کا نقطہ نظر دکھاتا ہے۔(e) ایک لکیری ایکٹیویشن سسٹم کا خاکہ جس میں SMA تاروں کے ساتھ کسی بھی وقت t بِموڈلی رکھی جاتی ہے، جس میں فائبر اور پٹھوں کی طاقت کی سمت اور راستہ دکھایا جاتا ہے۔(c) دو ہوائی جہاز کے ایس ایم اے پر مبنی ایکچیویٹر کی تعیناتی کے لیے 2-DOF گردشی پرزمیٹک کنکشن تجویز کیا گیا ہے۔جیسا کہ دکھایا گیا ہے، لنک لکیری حرکت کو نیچے کی ڈرائیو سے اوپر والے بازو تک منتقل کرتا ہے، جس سے ایک گردشی کنکشن بنتا ہے۔دوسری طرف، پرزم کے جوڑے کی حرکت ملٹی لیئر فرسٹ اسٹیج ڈرائیو کی حرکت جیسی ہے۔
SMA پر مبنی بائی موڈل ڈرائیو کی کارکردگی کا جائزہ لینے کے لیے تصویر 9b میں دکھائے گئے پروٹو ٹائپ پر ایک تجرباتی مطالعہ کیا گیا۔جیسا کہ شکل 10a میں دکھایا گیا ہے، تجرباتی سیٹ اپ SMA تاروں کو ان پٹ وولٹیج فراہم کرنے کے لیے قابل پروگرام DC پاور سپلائی پر مشتمل ہے۔جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔10b میں، ایک پیزو الیکٹرک سٹرین گیج (PACEline CFT/5kN) کو گرافٹیک GL-2000 ڈیٹا لاگر کا استعمال کرتے ہوئے بلاک کرنے والی قوت کی پیمائش کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ڈیٹا کو میزبان کے ذریعہ مزید مطالعہ کے لیے ریکارڈ کیا جاتا ہے۔سٹرین گیجز اور چارج ایمپلیفائرز کو وولٹیج سگنل پیدا کرنے کے لیے مستقل بجلی کی فراہمی کی ضرورت ہوتی ہے۔متعلقہ سگنلز پیزو الیکٹرک فورس سینسر کی حساسیت اور دیگر پیرامیٹرز کے مطابق پاور آؤٹ پٹس میں تبدیل ہو جاتے ہیں جیسا کہ ٹیبل 2 میں بیان کیا گیا ہے۔ جب وولٹیج پلس لگائی جاتی ہے، تو SMA تار کا درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے، جس کی وجہ سے SMA وائر کمپریس ہو جاتا ہے، جس کی وجہ سے ایکچیویٹر زبردستی پیدا کرتا ہے۔7 V کے ان پٹ وولٹیج پلس کے ذریعہ پٹھوں کی طاقت کے آؤٹ پٹ کے تجرباتی نتائج انجیر میں دکھائے گئے ہیں۔2a
(a) ایس ایم اے پر مبنی لکیری ایکچیویٹر سسٹم کو تجربہ میں قائم کیا گیا تھا تاکہ ایکچیویٹر کے ذریعے پیدا ہونے والی قوت کی پیمائش کی جا سکے۔لوڈ سیل بلاکنگ فورس کی پیمائش کرتا ہے اور 24 V DC پاور سپلائی سے چلتا ہے۔GW Instek قابل پروگرام DC پاور سپلائی کا استعمال کرتے ہوئے کیبل کی پوری لمبائی کے ساتھ 7 V وولٹیج ڈراپ لگایا گیا تھا۔SMA تار گرمی کی وجہ سے سکڑ جاتا ہے، اور حرکت پذیر بازو لوڈ سیل سے رابطہ کرتا ہے اور بلاک کرنے والی قوت کا استعمال کرتا ہے۔لوڈ سیل GL-2000 ڈیٹا لاگر سے منسلک ہے اور ڈیٹا کو میزبان پر مزید پروسیسنگ کے لیے محفوظ کیا جاتا ہے۔(b) ڈایاگرام پٹھوں کی طاقت کی پیمائش کے لیے تجرباتی سیٹ اپ کے اجزاء کی زنجیر دکھا رہا ہے۔
شکل میموری کے مرکب حرارتی توانائی سے پرجوش ہوتے ہیں، لہذا درجہ حرارت شکل میموری کے رجحان کا مطالعہ کرنے کے لیے ایک اہم پیرامیٹر بن جاتا ہے۔تجرباتی طور پر، جیسا کہ تصویر 11a میں دکھایا گیا ہے، تھرمل امیجنگ اور درجہ حرارت کی پیمائش ایک پروٹوٹائپ SMA پر مبنی divalerate actuator پر کی گئی۔ایک قابل پروگرام ڈی سی سورس نے تجرباتی سیٹ اپ میں SMA تاروں پر ان پٹ وولٹیج کا اطلاق کیا، جیسا کہ شکل 11b میں دکھایا گیا ہے۔SMA تار کے درجہ حرارت کی تبدیلی کو حقیقی وقت میں اعلی ریزولیوشن LWIR کیمرے (FLIR A655sc) کا استعمال کرتے ہوئے ماپا گیا۔میزبان مزید پوسٹ پروسیسنگ کے لیے ڈیٹا ریکارڈ کرنے کے لیے ResearchIR سافٹ ویئر کا استعمال کرتا ہے۔جب وولٹیج پلس لگائی جاتی ہے، تو SMA تار کا درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے، جس کی وجہ سے SMA تار سکڑ جاتا ہے۔انجیر پر۔شکل 2b 7V ان پٹ وولٹیج پلس کے لیے وقت کے مقابلے SMA تار درجہ حرارت کے تجرباتی نتائج دکھاتا ہے۔