א דאנק פארן באזוכן Nature.com. די בראַוזער ווערסיע וואָס איר ניצט האט באַגרענעצטע CSS שטיצע. פֿאַר די בעסטע דערפאַרונג, מיר רעקאָמענדירן אַז איר ניצט אַן דערהייַנטיקטן בראַוזער (אָדער דיאַקטיווירט קאָמפּאַטיביליטי מאָדע אין אינטערנעט עקספּלאָרער). אין דער דערווייל, צו ענשור ווייטערדיקע שטיצע, וועלן מיר רענדערן דעם וועבזייטל אָן סטילן און דזשאַוואַסקריפּט.
אַקטואַטאָרן ווערן גענוצט אומעטום און שאַפֿן קאָנטראָלירטע באַוועגונג דורך אַפּלייינג די ריכטיקע עקסייטיישאַן קראַפט אָדער טאָרק צו דורכפירן פֿאַרשידענע אָפּעראַציעס אין מאַנופאַקטורינג און אינדוסטריעלע אָטאָמאַציע. די נויט פֿאַר שנעלערע, קלענערע און מער עפֿעקטיווע דרייווז טרייבט כידעש אין דרייוו פּלאַן. פֿאָרעם זכּרון צומיש (SMA) דרייווז פאָרשלאָגן אַ נומער פון אַדוואַנידזשיז איבער קאַנווענשאַנאַל דרייווז, אַרייַנגערעכנט אַ הויך מאַכט-צו-וואָג פאַרהעלטעניש. אין דעם דיסערטאַציע, אַ צוויי-פעדערדיק SMA-באַזירט אַקטואַטאָר איז דעוועלאָפּעד וואָס קאַמביינז די אַדוואַנידזשיז פון די פעדערדיק מוסקלען פון ביאָלאָגישע סיסטעמען און די יינציק פּראָפּערטיעס פון SMAs. די לערנען יקספּלאָרז און יקספּאַנדז פריערדיקע SMA אַקטואַטאָרן דורך אַנטוויקלען אַ מאַטאַמאַטיקאַל מאָדעל פון די נייַע אַקטואַטאָר באַזירט אויף די ביימאָדאַל SMA דראָט אָרדענונג און טעסטינג עס עקספּערימענטאַללי. קאַמפּערד צו באַקאַנט דרייווז באַזירט אויף SMA, די אַקטואַטיאָן קראַפט פון די נייַע דרייוו איז לפּחות 5 מאָל העכער (ביז 150 N). די קאָראַספּאַנדינג וואָג אָנווער איז וועגן 67%. די רעזולטאַטן פון סענסיטיוויטי אַנאַליסיס פון מאַטאַמאַטיקאַל מאָדעלס זענען נוציק פֿאַר טונינג פּלאַן פּאַראַמעטערס און פֿאַרשטיין שליסל פּאַראַמעטערס. די לערנען ווייַטער פּרעזענטירט אַ מולטי-לעוועל Nth בינע דרייוו וואָס קענען זיין געניצט צו ווייַטער פֿאַרבעסערן דינאַמיק. SMA-באזירטע דיפּוואַלעראַטע מוסקל אַקטואַטאָרן האָבן אַ ברייטע קייט פון אַפּליקאַציעס, פון בנין אָטאַמיישאַן ביז פּינקטלעכע מעדיצין ליפערונג סיסטעמען.
ביאלאגישע סיסטעמען, ווי די מוסקולארע סטרוקטורן פון זויגערס, קענען אקטיוויזירן אסאך סובטילע אקטואטארן1. זויגערס האבן פארשידענע מוסקל סטרוקטורן, יעדער דינט א ספעציפישן צוועק. אבער, א גרויס טייל פון דער סטרוקטור פון זויגערס מוסקל געוועב קען ווערן צעטיילט אין צוויי ברייטע קאטעגאריעס. פאראלעל און פעדעריג. אין די האמסטרינגס און אנדערע פלעקסארן, ווי דער נאמען זאגט, האט די פאראלעל מוסקולאטור מוסקל פיבערס פאראלעל צום צענטראלן טענדאן. די קייט פון מוסקל פיבערס איז אויסגעשטעלט און פונקציאנעל פארבונדן דורך דעם פארבינדונג געוועב ארום זיי. כאטש די מוסקלען ווערן געזאגט צו האבן א גרויסע עקסקורסיע (פראצענט פארקירצן), איז זייער אלגעמיינע מוסקל שטארקייט זייער באגרענעצט. אין קאנטראסט, אין די טרייסעפס קאלב מוסקל2 (לאטעראלער גאסטראקנעמיוס (GL)3, מעדיאל גאסטראקנעמיוס (GM)4 און סאלעו (SOL)) און עקסטענסארס פעמאריס (קוואדריסעפס)5,6 געפינט זיך פעדעריג מוסקל געוועב אין יעדן מוסקל7. אין א פעדעריג סטרוקטור, זענען די מוסקל פיבערס אין דער ביפענעריג מוסקולאטור פאראן אויף ביידע זייטן פון דעם צענטראלן טענדאן ביי אבליקע ווינקלען (פעדעריג ווינקלען). פענאטע קומט פונעם לאטיינישן ווארט "פענא", וואס מיינט "פעדער", און, ווי געוויזן אין פיגור 1, האט עס א פעדער-ענלעכן אויסזען. די פיבערס פון די פענאטע מוסקלען זענען קירצער און געווינקלט צום לענג-אקס פונעם מוסקל. צוליב דער פענאטע סטרוקטור, ווערט די אלגעמיינע באוועגלעכקייט פון די מוסקלען פארקלענערט, וואס פירט צו די טראנסווערסאלע און לענג-קאמפאנענטן פונעם פארקירצן פראצעס. פון דער אנדערער זייט, פירט די אקטיוואציע פון ​​די מוסקלען צו העכערע אלגעמיינע מוסקל שטארקייט צוליב דעם וועג ווי מען מעסט די פיזיאלאגישע קראָס-סעקשאַנאַל שטח. דעריבער, פאר א געגעבענעם קראָס-סעקשאַנאַל שטח, וועלן פענאטע מוסקלען זיין שטארקער און וועלן דזשענערירן העכערע כוחות ווי מוסקלען מיט פּאַראַלעלע פיבערס. כוחות דזשענערירט דורך יחידישע פיבערס דזשענערירן מוסקל כוחות אויף א מאַקראָסקאָפּישן לעוועל אין יענעם מוסקל געוועב. דערצו, האט עס אזעלכע אייגנארטיגע אייגנשאפטן ווי שנעלע שרינקען, שוץ קעגן טענסאַל שאָדן, קושאַנינג. עס טראַנספאָרמירט די באַציִונג צווישן פיבער אינפוט און מוסקל מאַכט אַוטפּוט דורך אויסניצן די אייגנארטיגע פֿעיִקייטן און געאָמעטרישע קאָמפּלעקסיטעט פון די פיבער אָרדענונג פארבונדן מיט מוסקל ליניעס פון קאַמף.
געוויזן זענען סכעמאַטישע דיאַגראַמען פון עקזיסטירנדיקע SMA-באַזירטע אַקטואַטאָר דיזיינז אין באַציאונג צו אַ ביימאָדאַל מוסקולאַר אַרכיטעקטור, למשל (אַ), וואָס רעפּרעזענטירט די ינטעראַקציע פון ​​טאַקטיל קראַפט אין וועלכער אַ האַנט-פאָרמיק מיטל אַקטואַטעד דורך SMA דראָטן איז מאָונטעד אויף אַ צוויי-ראַדיק אויטאָנאָמיש רירעוודיק ראָבאָט9,10. , (ב) ראָבאָטישע אָרביטאַלע פּראָסטעסע מיט אַנטאַגאָניסטיש געשטעלט SMA פרילינג-לאָודיד אָרביטאַלע פּראָסטעסע. די פּאָזיציע פון ​​​​די פּראָסטעטישע אויג איז קאַנטראָולד דורך אַ סיגנאַל פון די אָקולאַר מוסקל פון די אויג11, (ג) SMA אַקטואַטאָרס זענען ידעאַל פֿאַר אונטערוואַסער אַפּלאַקיישאַנז רעכט צו זייער הויך אָפטקייַט ענטפער און נידעריק באַנדווידט. אין דעם קאָנפיגוראַציע, SMA אַקטואַטאָרס זענען געניצט צו שאַפֿן כוואַליע באַוועגונג דורך סימיאַלייטינג די באַוועגונג פון פיש, (ד) SMA אַקטואַטאָרס זענען געניצט צו שאַפֿן אַ מיקראָ רער דורכקוק ראָבאָט וואָס קענען נוצן די אינטש וואָרעם באַוועגונג פּרינציפּ, קאַנטראָולד דורך די באַוועגונג פון SMA דראָטן ין קאַנאַל 10, (ע) ווייזט די ריכטונג פון קאַנטראַקשאַן מוסקל פייבערז און דזשענערייטינג קאָנטראַקטיל קראַפט אין גאַסטראָקנעמיוס געוועב, (ו) ווייזט SMA דראָטן עריינדזשד אין די פאָרעם פון מוסקל פייבערז אין די פּענאַט מוסקל סטרוקטור.
אַקטואַטאָרן זענען געוואָרן אַ וויכטיקער טייל פֿון מעכאַנישע סיסטעמען צוליב זייער ברייטן קייט פֿון אַפּליקאַציעס. דעריבער ווערט די נויט פֿאַר קלענערע, שנעלערע און מער עפֿעקטיווע דרייווס קריטיש. טראָץ זייערע מעלות, האָבן זיך טראַדיציאָנעלע דרייווס אַרויסגעוויזן צו זיין טייַער און צייט-פֿאַרנומען צו וישאַלטן. הידראַולישע און פּנעוומאַטישע אַקטואַטאָרן זענען קאָמפּלעקס און טייַער און זענען אונטערטעניק צו טראָגן, לובריקאַציע פּראָבלעמען און קאָמפּאָנענט דורכפֿאַל. אין ענטפֿער צו דער נאָכפֿראַגע, איז דער פֿאָקוס אויף אַנטוויקלען קאָסטן-עפֿעקטיווע, סייזינג-אָפּטימיזירטע און אַוואַנסירטע אַקטואַטאָרן באַזירט אויף קלוגע מאַטעריאַלן. אָנגייענדיקע פֿאָרשונג קוקט אויף פֿאָרעם-זכּרון צומיש (SMA) לייערד אַקטואַטאָרן צו באַפֿרידיקן דעם נויט. כייעראַרקישע אַקטואַטאָרן זענען יינציק אין דעם אַז זיי קאָמבינירן פֿילע דיסקרעטע אַקטואַטאָרן אין געאָמעטריש קאָמפּלעקס מאַקראָ-וואָג סובסיסטעמען צו צושטעלן פֿאַרגרעסערטע און אויסגעברייטערטע פֿונקציאָנאַליטעט. אין דעם הינזיכט, גיט די מענטשלעכע מוסקל געוועב באַשריבן אויבן אַן אויסגעצייכנט פֿיללייערד בייַשפּיל פֿון אַזאַ פֿיללייערד אַקטואַציע. די איצטיקע שטודיע באַשרײַבט אַ פֿיל-לעוועל SMA דרייוו מיט עטלעכע יחיד דרייוו עלעמענטן (SMA דראָטן) אַליינד צו די פֿאַזער אָריענטאַציעס פאָרשטעלן אין בימאָדאַל מוסקלען, וואָס פֿאַרבעסערט די קוילעלדיק דרייוו פאָרשטעלונג.
דער הויפּט ציל פון אַן אַקטואַטאָר איז צו דזשענערירן מעכאַנישע מאַכט רעזולטאַט ווי קראַפט און דיספּלייסמאַנט דורך קאָנווערטינג עלעקטרישע ענערגיע. פאָרעם זכּרון אַלויז זענען אַ קלאַס פון "קלוגע" מאַטעריאַלס וואָס קענען צוריקשטעלן זייער פאָרעם ביי הויך טעמפּעראַטורן. אונטער הויך לאָודז, אַ פאַרגרעסערונג אין דער טעמפּעראַטור פון די SMA דראָט פירט צו פאָרעם אָפּזוך, ריזאַלטינג אין אַ העכער אַקטואַציע ענערגיע געדיכטקייַט קאַמפּערד צו פאַרשידן דירעקט באַנדאַד קלוג מאַטעריאַלס. אין דער זעלביקער צייט, אונטער מעכאַנישע לאָודז, SMAs ווערן שוואַך. אונטער זיכער באדינגונגען, אַ ציקלישע מאַסע קענען אַבזאָרבירן און מעלדונג מעכאַנישע ענערגיע, אַרויסווייַזן ריווערסאַבאַל כיסטערעטיק פאָרעם ענדערונגען. די יינציק פּראָפּערטיעס מאַכן SMA ידעאַל פֿאַר סענסאָרס, ווייבריישאַן דאַמפּינג און ספּעציעל אַקטואַטאָרס 12. מיט דעם אין זינען, עס איז געווען אַ פּלאַץ פון פאָרשונג אין SMA-באזירט דרייווז. עס זאָל זיין באמערקט אַז SMA-באזירט אַקטואַטאָרס זענען דיזיינד צו צושטעלן טראַנסליישאַנאַל און ראָוטייטינג באַוועגונג פֿאַר אַ פאַרשיידנקייַט פון אַפּלאַקיישאַנז 13,14,15. כאָטש עטלעכע ראָוטייטינג אַקטואַטאָרס זענען דעוועלאָפּעד, פאָרשער זענען ספּעציעל אינטערעסירט אין לינעאַר אַקטואַטאָרס. די לינעאַר אַקטואַטאָרס קענען זיין צעטיילט אין דרייַ טייפּס פון אַקטואַטאָרס: איין-דימענשאַנאַל, דיספּלייסמאַנט און דיפערענטשאַל אַקטואַטאָרס 16. אנהייב, זענען כייבריד דרייווס באשאפן געווארן אין קאמבינאציע מיט SMA און אנדערע קאנווענציאנעלע דרייווס. איין אזא ביישפיל פון א SMA-באזירט כייבריד לינעאר אקטואטאר איז די נוצן פון א SMA דראט מיט א DC מאטאר צו צושטעלן אן אויסגאבע קראפט פון ארום 100 N און באדייטנדיקע פארשייבונג17.
איינע פון ​​די ערשטע אנטוויקלונגען אין דרייווס באזירט אינגאנצן אויף SMA איז געווען די SMA פאראלעל דרייוו. ניצנדיק קייפל SMA דראָטן, איז די SMA-באזירטע פאראלעל דרייוו דיזיינט צו פארגרעסערן די מאַכט קאַפּאַציטעט פון די דרייוו דורך שטעלן אַלע SMA18 דראָטן אין פאראלעל. פאראלעל פארבינדונג פון אַקטואַטאָרן ניט בלויז ריקווייערז מער מאַכט, אָבער אויך לימיטירט די אַוטפּוט מאַכט פון אַ איין דראָט. אן אנדער כיסרון פון SMA באזירטע אַקטואַטאָרן איז די לימיטירטע רייזע וואָס זיי קענען דערגרייכן. צו סאָלווע דעם פּראָבלעם, איז אַ SMA קאַבל שטראַל באשאפן מיט אַ דיפלעקטעד פלעקסאַבאַל שטראַל צו פאַרגרעסערן דיספּלייסמאַנט און דערגרייכן לינעאַר באַוועגונג, אָבער האט נישט דזשענערייט העכער כוחות19. ווייכע דעפאָרמאַבלע סטרוקטורן און שטאָף פֿאַר ראָבאָטן באזירט אויף פאָרעם זכּרון אַלויז זענען דעוועלאָפּעד בפֿרט פֿאַר ימפּאַקט אַמפּליפיקאַטיאָן20,21,22. פֿאַר אַפּלאַקיישאַנז וווּ הויך גיכקייַט זענען פארלאנגט, קאָמפּאַקט געטריבן פּאָמפּעס זענען געמאלדן מיט דין פילם SMAs פֿאַר מיקראָפּאָמפּע געטריבן אַפּלאַקיישאַנז23. די דרייוו אָפטקייַט פון די דין פילם SMA מעמבראַנע איז אַ שליסל פאַקטאָר אין קאַנטראָולינג די גיכקייַט פון די דרייווער. דעריבער, SMA לינעאַר מאָטאָרן האָבן אַ בעסער דינאַמיש ענטפער ווי SMA פרילינג אָדער רוט מאָטאָרן. ווייכע ראָבאָטיק און גריפּינג טעכנאָלאָגיע זענען צוויי אנדערע אַפּלאַקיישאַנז וואָס נוצן SMA-באזירטע אַקטואַטאָרן. למשל, צו פארטרעטן דעם סטאנדארטן אקטואטאר גענוצט אין דעם 25 N ספעיס קלאַמער, איז אנטוויקלט געווארן א פארעם-זכרון צומיש פאראלעל אקטואטאר 24. אין אן אנדער פאל, איז פאבריצירט געווארן א SMA ווייכער אקטואטאר באזירט אויף א דראט מיט אן איינגעבעטענעם מאטריץ וואס איז פעאיג צו פראדוצירן א מאקסימום ציען-קראפט פון 30 N. צוליב זייערע מעכאנישע אייגנשאפטן, ווערן SMAs אויך גענוצט צו פראדוצירן אקטואטארן וואס נאכמאכן ביאלאגישע פענאמענען. איין אזא אנטוויקלונג נעמט אריין א 12-צעל ראבאט וואס איז א ביאמימעטיק פון אן ערד-ווארעם-ענלעכן ארגאניזם מיט SMA צו דזשענערירן א סינוסאידאלע באוועגונג צו שיסן 26,27.
ווי פריער דערמאנט, איז דא א לימיט צו דער מאקסימום קראפט וואס מען קען באקומען פון עקזיסטירנדע SMA-באזירטע אקטואטארן. כדי צו אדרעסירן דעם פראבלעם, שטעלט די שטודיע פאר א ביאמימעטישע בימאדאלע מוסקל סטרוקטור. געטריבן דורך פארעם-זכרון צומיש דראט. עס גיט א קלאסיפיקאציע סיסטעם וואס שליסט איין עטליכע פארעם-זכרון צומיש דראטן. ביז היינט, זענען קיין SMA-באזירטע אקטואטארן מיט א ענליכע ארכיטעקטור נישט געמאלדן געווארן אין דער ליטעראטור. די אייגנארטיגע און נייע סיסטעם באזירט אויף SMA איז אנטוויקלט געווארן צו שטודירן דאס אויפפירונג פון SMA בעת בימאדאלע מוסקל אויסריכטונג. אין פארגלייך מיט עקזיסטירנדע SMA-באזירטע אקטואטארן, איז די ציל פון די שטודיע געווען צו שאפן א ביאמימעטישן דיפוואַלעראט אקטואטאר צו דזשענערירן באדייטנד העכערע כוחות אין א קליינעם פארנעם. אין פארגלייך מיט קאנווענציאנעלע סטעפער מאטאר געטריבענע דרייווס גענוצט אין HVAC געביידע אויטאמאציע און קאנטראל סיסטעמען, פארקלענערט דער פארגעשלאגענער SMA-באזירטער בימאדאלע דרייוו דיזיין דאס וואג פון דעם דרייוו מעקאניזם מיט 67%. אין די פאלגנדע, ווערן די טערמינען "מוסקל" און "דרייוו" גענוצט אויסטוישלעך. די שטודיע אויספארשט די מולטיפיזיקס סימולאציע פון ​​אזא דרייוו. דאס מעכאנישע אויפפירונג פון אזעלכע סיסטעמען איז שטודירט געווארן דורך עקספערימענטאלע און אנאליטישע מעטאדן. קראַפט און טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונגען זענען ווייטער אויסגעפאָרשט געוואָרן ביי אַן אינפּוט וואָולטאַזש פון 7 V. דערנאָך, איז דורכגעפירט געוואָרן אַ פּאַראַמעטרישע אַנאַליז צו בעסער פֿאַרשטיין די באַציִונג צווישן שליסל פּאַראַמעטערס און די אַוטפּוט קראַפט. צום סוף, זענען כייעראַרקישע אַקטואַטאָרן פֿאָרגעשטעלט געוואָרן און כייעראַרקישע לעוועל עפֿעקטן זענען פֿאָרגעלייגט געוואָרן ווי אַ פּאָטענציעל צוקונפֿטיק געביט פֿאַר ניט-מאַגנעטישע אַקטואַטאָרן פֿאַר פּראָסטעטישע אַפּליקאַציעס. לויט די רעזולטאַטן פֿון די אויבן דערמאָנטע שטודיעס, פּראָדוצירט די נוצן פֿון אַן איין-שטאַפּל אַרכיטעקטור כוחות לפּחות פֿיר ביז פֿינף מאָל העכער ווי געמאָלדענע SMA-באַזירטע אַקטואַטאָרן. אין דערצו, די זעלבע דרייוו קראַפט גענערירט דורך אַ מולטי-לעוועל מולטי-לעוועל דרייוו איז געוויזן צו זיין מער ווי צען מאָל אַז פֿון קאַנווענשאַנאַל SMA-באַזירטע דרייווס. די שטודיע באַריכטעט דאַן שליסל פּאַראַמעטערס ניצן סענסיטיוויטי אַנאַליז צווישן פֿאַרשידענע דיזיינז און אינפּוט וועריאַבאַלז. די ערשט לענג פֿון די SMA דראָט (\(l_0\)), דער פּיננייט ווינקל (\(\alpha\)) און די נומער פֿון איין-שטרינקלעך (n) אין יעדן יחיד שטריק האָבן אַ שטאַרק נעגאַטיוו עפֿעקט אויף די מאַגניטוד פֿון דער דרייווינג קראַפט. שטאַרקייט, בשעת די אינפּוט וואָולטאַזש (ענערגיע) האָט זיך אַרויסגעוויזן צו זיין פּאָזיטיוו קאָרעלירט.
SMA דראָט ווײַזט אויף דעם פֿאָרעם-זכּרון-עפֿעקט (SME) וואָס מען זעט אין דער ניקעל-טיטאַניום (Ni-Ti) משפּחה פֿון צומישן. טיפּישערווײַזן SMAs צוויי טעמפּעראַטור-אָפּהענגיקע פֿאַזעס: אַ נידעריקע טעמפּעראַטור פֿאַזע און אַ הויך טעמפּעראַטור פֿאַזע. ביידע פֿאַזעס האָבן אײַנציקאַרטיקע אייגנשאַפֿטן צוליב דעם בײַזײַן פֿון פֿאַרשידענע קריסטאַל-סטרוקטורן. אין דער אַוסטעניט פֿאַזע (הויך טעמפּעראַטור פֿאַזע) וואָס עקזיסטירט העכער דער טראַנספֿאָרמאַציע טעמפּעראַטור, ווײַזט דער מאַטעריאַל אויף אַ הויכע שטאַרקייט און ווערט שוואַך דעפֿאָרמירט אונטער לאַסט. דער צומיש פֿירט זיך ווי ומבאַפֿלעקט שטאָל, אַזוי ער איז פֿעיִק צו אַנטקעגנשטעלן העכערע אַקטואַציע-דרוק. אויסנוצנדיק דעם אייגנשאַפֿט פֿון Ni-Ti צומישן, ווערן די SMA דראָטן גענייגט צו פֿאָרמען אַן אַקטואַטאָר. צוגעפּאַסטע אַנאַליטישע מאָדעלן ווערן אַנטוויקלט צו פֿאַרשטיין די פֿונדאַמענטאַלע מעכאַניק פֿון דעם טערמישן נאַטור פֿון SMA אונטערן השפּעה פֿון פֿאַרשידענע פּאַראַמעטערס און פֿאַרשידענע געאָמעטריעס. אַ גוטע הסכמה איז באַקומען צווישן די עקספּערימענטאַלע און אַנאַליטישע רעזולטאַטן.
אן עקספערימענטאלע שטודיע איז דורכגעפירט געווארן אויף דעם פראטאטיפ געוויזן אין פיגור 9א צו אפשאצן די פערפארמאנס פון א ביימאדאלן דרייוו באזירט אויף SMA. צוויי פון די אייגנשאפטן, די קראפט גענערירט דורך דעם דרייוו (מוסקל קראפט) און די טעמפעראטור פון דעם SMA דראט (SMA טעמפעראטור), זענען געמאסטן געווארן עקספערימענטאל. ווי דער וואלטאזש אונטערשייד וואקסט איבער דער גאנצער לענג פון דעם דראט אין דעם דרייוו, וואקסט די טעמפעראטור פון דעם דראט צוליב דעם דזשול הייצונג עפעקט. די אינפוט וואלטאזש איז געווארן אנגעווענדעט אין צוויי 10-סעקונדן ציקלען (געוויזן ווי רויטע פונקטן אין פיגור 2א, ב) מיט א 15-סעקונדן קיל פעריאד צווישן יעדן ציקל. די בלאקיר קראפט איז געמאסטן געווארן מיט א פּיעזאעלעקטרישן שפּאַנונג גיידזש, און די טעמפעראטור פארטיילונג פון דעם SMA דראט איז געווארן מאניטארירט אין רעאל צייט מיט א וויסנשאפטלעכע-גראד הויך-רעזאלוציע LWIR קאמערא (זעה די אייגנשאפטן פון די עקוויפמענט גענוצט אין טאבעלע 2). ווייזט אז בעת דער הויך וואלטאזש פאזע, וואקסט די טעמפעראטור פון דעם דראט מאנטאניש, אבער ווען קיין שטראם פליסט נישט, פאלט די טעמפעראטור פון דעם דראט ווייטער. אין דער איצטיקער עקספּערימענטאַלער סעטאַפּ, איז די טעמפּעראַטור פון די SMA דראָט געפֿאַלן בעת ​​דער קיל-פאַזע, אָבער זי איז נאָך אַלץ געווען העכער ווי דער אַמביאַנטער טעמפּעראַטור. אויף פיגור 2e ווײַזט מען אַ מאָמענטבילד פון דער טעמפּעראַטור אויף די SMA דראָט גענומען פֿון דער LWIR קאַמעראַ. פֿון דער אַנדערער זײַט, אין פיגור 2a ווײַזט מען די בלאָקיר-קראַפט וואָס ווערט גענערירט דורך דעם דרייוו-סיסטעם. ווען די מוסקל-קראַפט איז גרעסער ווי די צוריק-שטעלן-קראַפט פֿון דער פֿעדער, הייבט זיך אָן צו רירן דער באַוועגלעכער אָרעם, ווי געוויזן אין פיגור 9a,. אַזוי שנעל ווי די אַקטואַציע הייבט זיך אָן, קומט דער באַוועגלעכער אָרעם אין קאָנטאַקט מיטן סענסאָר, שאַפֿנדיק אַ קערפּער-קראַפט, ווי געוויזן אין פיגור 2c, d. ווען די מאַקסימום טעמפּעראַטור איז נאָענט צו \(84\,^{\circ}\hbox {C}\), איז די מאַקסימום באַאָבאַכטע קראַפט 105 N.
די גראַפיק ווייזט די עקספּערימענטאַלע רעזולטאַטן פון דער טעמפּעראַטור פון די SMA דראָט און די קראַפט דזשענערייטאַד דורך די SMA-באַזירט ביימאָדאַל אַקטואַטאָר בעשאַס צוויי ציקלען. די אַרייַנגאַנג וואָולטידזש איז אַפּליייד אין צוויי 10 סעקונדע ציקלען (געוויזן ווי רויטע פונקטן) מיט אַ 15 סעקונדע קיל אַראָפּ פּעריאָד צווישן יעדן ציקל. דער SMA דראָט געניצט פֿאַר די עקספּערימענטן איז געווען אַ 0.51 מם דיאַמעטער Flexinol דראָט פון Dynalloy, Inc. (אַ) די גראַפיק ווייזט די עקספּערימענטאַלע קראַפט באקומען איבער צוויי ציקלען, (c, d) ווייזט צוויי אומאָפּהענגיקע ביישפילן פון דער אַקציע פון ​​מאָווינג אָרעם אַקטואַטאָרס אויף אַ PACEline CFT/5kN פּיעזאָעלעקטריק קראַפט טראַנסדוסער, (b) די גראַפיק ווייזט די מאַקסימום טעמפּעראַטור פון די גאנצע SMA דראָט בעשאַס צייט צוויי ציקלען, (e) ווייזט אַ טעמפּעראַטור סנאַפּשאָט גענומען פון די SMA דראָט ניצן די FLIR ResearchIR ווייכווארג LWIR קאַמעראַ. די דזשיאַמעטרישע פּאַראַמעטערס גענומען אין חשבון אין די עקספּערימענטן זענען געגעבן אין טיש. איינס.
די סימולאציע רעזולטאטן פון דעם מאטעמאטישן מאדעל און די עקספערימענטאלע רעזולטאטן ווערן פארגליכן אונטערן באדינגונג פון אן אינפוט וואלטאזש פון 7V, ווי געוויזן אין פיגור 5. לויט די רעזולטאטן פון פאראמעטרישער אנאליז און כדי צו פארמיידן די מעגלעכקייט פון איבערהיצונג פון דעם SMA דראט, איז א מאכט פון 11.2 וואט געווארן צוגעשטעלט צום אקטואטאר. א פראגראמירבארע גלייכשטראם מאכט צושטעל איז גענוצט געווארן צו צושטעלן 7V אלס די אינפוט וואלטאזש, און א שטראם פון 1.6A איז געמאסטן געווארן איבער דעם דראט. די קראפט וואס ווערט גענערירט דורך דעם דרייוו און די טעמפעראטור פון דעם SDR וואקסן ווען שטראם ווערט אנגעווענדעט. מיט אן אינפוט וואלטאזש פון 7V, איז די מאקסימום אויסגאבע קראפט באקומען פון די סימולאציע רעזולטאטן און עקספערימענטאלע רעזולטאטן פון דעם ערשטן ציקל 78 N און 96 N, בהתאמה. אין דעם צווייטן ציקל, איז די מאקסימום אויסגאבע קראפט פון די סימולאציע און עקספערימענטאלע רעזולטאטן געווען 150 N און 105 N, בהתאמה. די דיסקרעפאנסי צווישן אפשלוס קראפט מעסטונגען און עקספערימענטאלע דאטן קען זיין צוליב דעם מעטאד וואס ווערט גענוצט צו מעסטן אפשלוס קראפט. די עקספערימענטאלע רעזולטאטן וואס ווערן געוויזן אין פיגור... 5a קאָרעספּאָנדירן צו דער מעסטונג פון דער שלאָס קראַפט, וואָס אין דער ריי איז געמאָסטן געוואָרן ווען דער דרייוו שאַפט איז געווען אין קאָנטאַקט מיטן PACEline CFT/5kN פּיעזאָעלעקטרישן קראַפט טראַנסדוסער, ווי געוויזן אין פיג. 2s. דעריבער, ווען דער דרייוו שאַפט איז נישט אין קאָנטאַקט מיטן קראַפט סענסאָר ביים אָנהייב פון דער קיל זאָנע, ווערט די קראַפט גלייך נול, ווי געוויזן אין פיג. 2d. דערצו, אַנדערע פּאַראַמעטערס וואָס ווירקן אויף דער פאָרמירונג פון קראַפט אין די ווייטערדיקע ציקלען זענען די ווערטן פון דער קיל צייט און דער קאָעפיציענט פון קאָנוועקטיוון היץ טראַנספער אין דעם פריערדיקן ציקל. פון פיג. 2b, קען מען זען אַז נאָך אַ 15 סעקונדע קיל פּעריאָד, האָט דער SMA דראָט נישט דערגרייכט צימער טעמפּעראַטור און דעריבער געהאַט אַ העכערע אָנהייב טעמפּעראַטור (\(40\,^{\circ }\hbox {\)) אין דעם צווייטן דרייוו ציקל קאַמפּערד מיט דעם ערשטן ציקל (\(25\, ^{\circ}\hbox {\)). אזוי, אין פאַרגלייך מיטן ערשטן ציקל, דערגרייכט די טעמפּעראַטור פון דעם SMA דראָט בעת דעם צווייטן הייצונג ציקל די ערשטע אויסטעניט טעמפּעראַטור (\(A_s\)) פריער און בלייבט אין דער איבערגאַנג פּעריאָדע לענגער, וואָס רעזולטירט אין דרוק און קראַפט. אויף דער אַנדערער זייט, טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונגען בעת ​​הייצונג און קילונג ציקלען באַקומען פון עקספּערימענטן און סימולאַציעס האָבן אַ הויך קוואַליטאַטיווע ענלעכקייט צו ביישפילן פון טערמאָגראַפֿישער אַנאַליז. פאַרגלייַכנדיקע אַנאַליז פון SMA דראָט טערמישע דאַטן פון עקספּערימענטן און סימולאַציעס האָט געוויזן קאָנסיסטענסי בעת הייצונג און קילונג ציקלען און אין אַקסעפּטאַבלע טאָלעראַנסן פֿאַר עקספּערימענטאַלע דאַטן. די מאַקסימום טעמפּעראַטור פון דעם SMA דראָט, באַקומען פון די רעזולטאַטן פון סימולאַציע און עקספּערימענטן פון דעם ערשטן ציקל, איז \(89\,^{\circ }\hbox {{}\) און \(75\,^{\circ }\hbox {{ }}\, ריספּעקטיוולי), און אין דעם צווייטן ציקל איז די מאַקסימום טעמפּעראַטור פון דעם SMA דראָט \(94\,^{\circ }\hbox {{}}\) און \(83\,^{\circ }\hbox {{}}\). דער פונדאַמענטאַל אַנטוויקלט מאָדעל באַשטעטיקט דעם ווירקונג פון דעם פאָרעם זכּרון ווירקונג. די ראלע פון ​​מידקייט און איבערהיצונג איז נישט באטראכט געווארן אין דעם איבערבליק. אין דער צוקונפט וועט דער מאָדעל פארבעסערט ווערן צו ארייננעמען די סטרעס געשיכטע פון ​​די SMA דראָט, מאכנדיג עס מער פאסיג פאר אינזשעניריע אַפּליקאַציעס. די דרייוו אַרויסגאַנג קראַפט און SMA טעמפּעראַטור פּלאָץ באקומען פון די סימולינק בלאָק זענען אין די ערלויבטע טאָלעראַנסעס פון די עקספּערימענטאַלע דאַטן אונטער די באַדינגונג פון אַן אַרייַנגאַנג וואָולטידזש פּולס פון 7 V. דאָס באַשטעטיקט די ריכטיקייט און פאַרלעסלעכקייט פון די דעוועלאָפּעד מאַטעמאַטישע מאָדעל.
דאס מאטעמאטישע מאדעל איז אנטוויקלט געווארן אין דער MathWorks Simulink R2020b סביבה ניצנדיק די גרונט-גלייכונגען באשריבן אין דער מעטאדן סעקציע. אויף פיגור 3ב ווייזט מען א בלאק דיאגראם פון דעם Simulink מאטעמאטיק מאדעל. דאס מאדעל איז סימולירט געווארן פאר א 7V אינפוט וואלטאזש פולס ווי געוויזן אין פיגור 2א, ב. די ווערטן פון די פאראמעטערס גענוצט אין דער סימולאציע זענען ליסטעד אין טאבעלע 1. די רעזולטאטן פון דער סימולאציע פון ​​טראַנזיענט פראצעסן ווערן פרעזענטירט אין פיגורן 1 און 1. פיגורן 3א און 4. אין פיגור 4א,ב ווייזט מען די אינדוצירטע וואלטאזש אין דעם SMA דראט און די קראפט גענערירט דורך דעם אקטואטאר אלס א פונקציע פון ​​צייט. בעת ריווערס טראנספארמאציע (הייצונג), ווען די SMA דראָט טעמפּעראַטור, \(T < A_s^{\prime}\) (סטרעס-מאָדיפיצירטע אַוסטענייט פאַזע אָנהייב טעמפּעראַטור), וועט די ראַטע פון ​​ענדערונג פון מאַרטענסיט וואָלומען בראָכצאָל (\(\dot{\xi }\)) זיין נול. בעת ריווערס טראנספארמאציע (הייצונג), ווען די SMA דראָט טעמפּעראַטור, \(T < A_s^{\prime}\) (סטרעס-מאָדיפיצירטע אַוסטענייט פאַזע אָנהייב טעמפּעראַטור), וועט די ראַטע פון ​​ענדערונג פון מאַרטענזיט וואָלומען בראָכצאָל (\(\dot{\xi }\)) זיין נול. אויב איר האָבן אַ פּרירעקוואַזאַט (נאַגרעוואַ), די מיטל סמאַ, \(ט < אַ_ס^{\פּריים}\) модифицированная напряжением), скорость изменения объемной доли мартенсита (\(\פּונקט{\ קסי }\)) ברויך ניט מער. בעת דער אומגעקערטער טראַנספאָרמאַציע (הייצן), ווען די טעמפּעראַטור פון די SMA דראָט, \(T < A_s^{\prime}\) (סטרעס-מאָדיפיצירטער אַוסטענייט אָנסעט טעמפּעראַטור), וועט די ראַטע פון ​​ענדערונג פון די מאַרטענסיט וואָלומען בראָכצאָל (\(\dot{\xi }\)) זיין נול.在反向转变（加热）过程中，当SMA 线温度\(T < א_ס^{\פּרימע}\)(应力修正奥氏体相起始温度）时，马氏体体积分数的变化率}\xi)\(קסי)将为零.在 反向 转变 （加热） 中 , 当 当 当 线 温度 \ (ט При обратном превращении (נאָך) при температуре проволоки СПФ \(ט < אַ_ס^{\פּריים}\) поправкой на напряжение) скорость изменения объемной доли мартенсита (\(\פּונקט{\ קסי }\)) פֿאַר אַ נייַ יאָר. בעת דער אומגעקערטער טראַנספאָרמאַציע (הייצן) ביי דער טעמפּעראַטור פון דעם SMA דראָט \(T < A_s^{\prime}\) (די טעמפּעראַטור פון דער נוקלעאַציע פון ​​דער אַוסטעניט פאַזע, קאָריגירט פֿאַר דרוק), וועט די ראַטע פון ​​ענדערונג אין דעם וואָלומען בראָכצאָל פון מאַרטענסיט (\( \dot{\xi }\)) זיין גלייך צו נול.דעריבער, די ראטע פון ​​דרוק ענדערונג (\(\dot{\sigma}\)) וועט אָפענגען אויף די שפּאַנונג ראטע (\(\dot{\epsilon}\)) און די טעמפּעראַטור גראַדיענט (\(\dot{T} \)) נאָר מיט די נוצן פון גלייכונג (1). אָבער, ווי די SMA דראָט וואַקסט אין טעמפּעראַטור און קרייזט (\(A_s^{\prime}\)), די אַוסטעניט פאַזע הייבט זיך אָן צו פאָרמירן, און (\(\dot{\xi}\)) ווערט גענומען ווי דער געגעבענער ווערט פון גלייכונג (3). דעריבער, די ראטע פון ​​דרוק ענדערונג פון וואָולטאַזש (\(\dot{\sigma}\)) ווערט צוזאַמען קאָנטראָלירט דורך \(\dot{\epsilon}, \dot{T}\) און \(\dot{\xi}\) וואָס זענען גלייך צו געגעבן אין פאָרמולע (1). דאָס דערקלערט די גראַדיענט ענדערונגען באמערקט אין די צייט-וועריינג דרוק און קראַפט מאַפּס בעשאַס די הייצונג ציקל, ווי געוויזן אין בילד 4a, b.
(א) סימולאציע רעזולטאט וואס ווייזט טעמפעראטור פארשפרייטונג און סטרעס-אינדוצירטע קנופ טעמפעראטור אין אן SMA-באזירטן דיוואַלעראטן אַקטואַטאָר. ווען די דראָט טעמפעראטור קרייזט די אויסטעניט איבערגאַנג טעמפעראטור אין דער הייצונג סטאַגע, הייבט די מאָדיפיצירטע אויסטעניט איבערגאַנג טעמפעראטור אן צו וואַקסן, און ענלעך, ווען די דראָט רוט טעמפעראטור קרייזט די מאַרטענסיטישע איבערגאַנג טעמפעראטור אין דער קיל סטאַגע, פאַלט די מאַרטענסיטישע איבערגאַנג טעמפעראטור. SMA פֿאַר אַנאַליטיש מאָדעלירן פון דעם אַקטואַציע פּראָצעס. (פֿאַר אַ דעטאַלירטן בליק אויף יעדער סובסיסטעם פון אַ סימולינק מאָדעל, זעט די אַפּענדיקס אָפּטייל פון דער סאַפּלעמענטאַרי טעקע.)
די רעזולטאַטן פון דער אַנאַליז פֿאַר פֿאַרשידענע פּאַראַמעטער פֿאַרשפּרייטונגען ווערן געוויזן פֿאַר צוויי ציקלען פֿון דער 7V אינפּוט וואָולטאַזש (10 סעקונדע אויפֿוואַרעמונג ציקלען און 15 סעקונדע אָפּקילן ציקלען). בשעת (ac) און (e) ווײַזן די פֿאַרשפּרייטונג איבער צײַט, פֿון דער אַנדערער זײַט, (d) און (f) אילוסטרירן די פֿאַרשפּרייטונג מיט טעמפּעראַטור. פֿאַר די ריספּעקטיווע אינפּוט באַדינגונגען, איז די מאַקסימום באַאָבאַכטע שפּאַנונג 106 MPa (ווייניקער ווי 345 MPa, דראָט ייעלד סטרענגטה), די קראַפֿט איז 150 N, די מאַקסימום פֿאַרשייבונג איז 270 µm, און די מינימום מאַרטענסיטישע וואָלומען בראָכצאָל איז 0.91. פֿון דער אַנדערער זײַט, די ענדערונג אין שפּאַנונג און די ענדערונג אין דער וואָלומען בראָכצאָל פֿון מאַרטענסיט מיט טעמפּעראַטור זענען ענלעך צו היסטערעזיס כאַראַקטעריסטיקס.
די זעלבע דערקלערונג גילט פאר דער דירעקטער טראנספארמאציע (קילונג) פון דער אוסטעניט פאזע צו דער מארטענסיט פאזע, וואו די SMA דראט טעמפעראטור (T) און די ענד טעמפעראטור פון דער סטרעס-מאדיפיצירטער מארטענסיט פאזע (\(M_f^{\prime}\ )) איז אויסגעצייכנט. אויף פיגור 4ד, ווײַזט f די ענדערונג אין דעם אינדוצירטן סטרעס (\(\sigma\)) און דעם פארנעם פראקציע פון ​​מארטענסיט (\(\xi\)) אין דעם SMA דראט אלס א פונקציע פון ​​דער ענדערונג אין טעמפעראטור פון דעם SMA דראט (T), פאר ביידע דרייווינג ציקלען. אויף פיגור 3א ווײַזט די ענדערונג אין דער טעמפעראטור פון דעם SMA דראט מיט דער צייט אפהענגיק פון דעם אינפוט וואלטאזש פולס. ווי מען קען זען פון דער פיגור, די טעמפעראטור פון דעם דראט גייט ווייטער וואקסן דורך צושטעלן א היץ מקור ביי נול וואלטאזש און דערנאך קאנוועקטיווע קילונג. בעתן הייצן, הייבט זיך אן די צוריק-טראנספארמאציע פון ​​מארטענסיט צו דער אוסטעניט פאזע ווען די SMA דראט טעמפעראטור (T) גייט אריבער די סטרעס-קארגירטע אוסטעניט נוקלעאציע טעמפעראטור (\(A_s^{\prime}\)). בעת דעם פאזע, ווערט דער SMA דראט צוזאמענגעדרייט און דער אקטואטאר דזשענערירט קראפט. אויך בעתן קילן, ווען די טעמפעראטור פון דעם SMA דראט (T) גייט אריבער די נוקלעאציע טעמפעראטור פון דער סטרעס-מאדיפיצירטער מארטענסיט פאזע (\(M_s^{\prime}\)) איז דא א פאזיטיווער איבערגאנג פון דער אוסטעניט פאזע צו דער מארטענסיט פאזע. די טרייב קראפט פארקלענערט זיך.
די הויפּט קוואַליטאַטיווע אַספּעקטן פון די ביימאָדאַל דרייוו באַזירט אויף SMA קענען באַקומען ווערן פון די סימולאַציע רעזולטאַטן. אין פאַל פון אַ וואָולטידזש פּולס אַרייַנשרייַב, די טעמפּעראַטור פון די SMA דראָט וואַקסט רעכט צו די דזשול הייצונג ווירקונג. דער ערשט ווערט פון די מאַרטענסיט באַנד בראָכצאָל (\(\xi\)) איז געשטעלט צו 1, ווייַל די מאַטעריאַל איז ערשט אין אַ גאָר מאַרטענסיטיק פאַסע. ווי דער דראָט פאָרזעצט צו היץ אַרויף, די טעמפּעראַטור פון די SMA דראָט יקסידז די דרוק-קאָרעקטיד אַוסטעניט נוקלעאַטיאָן טעמפּעראַטור \(A_s^{\prime}\), ריזאַלטינג אין אַ פאַרקלענערן אין די מאַרטענסיט באַנד בראָכצאָל, ווי געוויזן אין פיגור 4c. אין אַדישאַן, אין פיגור 4e ווייזט די פאַרשפּרייטונג פון סטראָוקס פון די אַקטואַטאָר אין צייט, און אין פיגור 5 - דרייווינג קראַפט ווי אַ פונקציע פון ​​צייט. א פֿאַרבונדענע סיסטעם פון יקווייזשאַנז כולל טעמפּעראַטור, מאַרטענסיט באַנד בראָכצאָל, און דרוק וואָס אַנטוויקלט זיך אין די דראָט, ריזאַלטינג אין שרינקינג פון די SMA דראָט און די קראַפט דזשענערייטאַד דורך די אַקטואַטאָר. ווי געוויזן אין פיגור... 4d,f, וואָלטאַזש וואַריאַציע מיט טעמפּעראַטור און מאַרטענסיט וואָלומען בראָכצאָל וואַריאַציע מיט טעמפּעראַטור קאָרעספּאָנדירן צו די היסטערעזיס קעראַקטעריסטיקס פון די SMA אין די סימולירט פאַל ביי 7 V.
א פארגלייך פון דרייווינג פאראמעטערס איז באקומען געווארן דורך עקספערימענטן און אנאליטישע חשבונות. די דראטן זענען אונטערגעווארפן געווארן צו א געפולסטע אינפוט וואלטאזש פון 7 וואלט פאר 10 סעקונדעס, דערנאך אפגעקילט פאר 15 סעקונדעס (קילונג פאזע) איבער צוויי ציקלען. דער פיננאט ווינקל איז געשטעלט צו \(40^{\circ}\) און די אנפאנג לענג פון די SMA דראט אין יעדן איינציקן שטיפט פוס איז געשטעלט צו 83 מ"מ. (א) מעסטן די דרייווינג קראפט מיט א לאוד צעל (ב) מאניטארינג דראט טעמפעראטור מיט א טערמישע אינפרארויט קאמערא.
כּדי צו פֿאַרשטיין דעם איינפֿלוס פֿון פֿיזישע פּאַראַמעטערס אויף דער קראַפֿט וואָס ווערט פּראָדוצירט דורך דעם דרייוו, איז דורכגעפֿירט געוואָרן אַן אַנאַליז פֿון דער סענסיטיוויטי פֿון דעם מאַטעמאַטישן מאָדעל צו די אויסגעקליבענע פֿיזישע פּאַראַמעטערס, און די פּאַראַמעטערס זענען ראַנגירט געוואָרן לויט זייער איינפֿלוס. ערשטנס, איז די סאַמפּלינג פֿון מאָדעל פּאַראַמעטערס געטאָן געוואָרן מיט עקספּערימענטאַלע פּלאַן פּרינציפּן וואָס זענען געפֿאָלגט אַ מונדיר פֿאַרשפּרייטונג (זען סופּלעמענטאַרי סעקציע אויף סענסיטיוויטי אַנאַליז). אין דעם פֿאַל, די מאָדעל פּאַראַמעטערס אַרייַננעמען אינפּוט וואָולטידזש (\(V_{אין}\)), ערשט SMA דראָט לענג (\(l_0\)), טרייענגל ווינקל (\(\alpha\)), בייאַס פֿעדער קאָנסטאַנט (\(K_x\ )), די קאָנוועקטיווע היץ טראַנספֿער קאָעפֿיציענט (\(h_T\)) און די נומער פֿון יונימאָדאַל צווייגן (n). אין דעם ווייטערדיקן שריט, איז שפּיץ מוסקל שטאַרקייט אויסגעקליבן געוואָרן ווי אַ שטודיע פּלאַן פאָדערונג און די פּאַראַמעטרישע עפֿעקטן פֿון יעדן סכום פֿון וועריאַבאַלן אויף שטאַרקייט זענען באַקומען געוואָרן. די טאָרנאַדאָ פּלאָץ פֿאַר די סענסיטיוויטי אַנאַליז זענען דערייווד פֿון די קאָרעלאַציע קאָעפֿיציענטן פֿאַר יעדן פּאַראַמעטער, ווי געוויזן אין פֿיגור 6a.
(א) די קארעלאציע קאעפיציענט ווערטן פון די מאדעל פאראמעטערס און זייער ווירקונג אויף די מאקסימום ארויסגעבונג קראפט פון 2500 אייגנארטיגע גרופעס פון די אויבנדערמאנטע מאדעל פאראמעטערס ווערן געוויזן אין די טארנאדא פלאט. די גראף ווייזט די ראנג קארעלאציע פון ​​עטליכע אינדיקאטארן. עס איז קלאר אז \(V_{in}\) איז דער איינציגסטער פאראמעטער מיט א פאזיטיווער קארעלאציע, און \(l_0\) איז דער פאראמעטער מיט די העכסטע נעגאטיווע קארעלאציע. דער ווירקונג פון פארשידענע פאראמעטערס אין פארשידענע קאמבינאציעס אויף שפיץ מוסקל שטארקייט ווערט געוויזן אין (ב, ג). \(K_x\) ריינדזשט פון 400 ביז 800 N/m און n ריינדזשט פון 4 ביז 24. וואלטאזש (\(V_{in}\)) האט זיך געענדערט פון 4V צו 10V, דראט לענג (\(l_{0 } \)) האט זיך געענדערט פון 40 צו 100 מ"מ, און דער עק ווינקל (\(\alpha \)) האט זיך געטוישט פון \(20 – 60 \, ^ {\circ }\).
אויף פיג. 6א ווייזט מען א טארנאדא פלאט פון פארשידענע קארעלאציע קאעפיציענטן פאר יעדן פאראמעטער מיט שפיץ דרייוו קראפט פלאן רעקווייערמענטס. פון פיג. 6א קען מען זען אז דער וואלטאזש פאראמעטער (\(V_{in}\)) איז גלייך פארבונדן מיט דער מאקסימום ארויסגאנג קראפט, און דער קאנוועקטיווער היץ טראנספער קאעפיציענט (\(h_T\)), פלאם ווינקל (\(\alpha\)), פארשייבונג פרילינג קאנסטאנט (\(K_x\)) איז נעגאטיוו קארעלירט מיט דער ארויסגאנג קראפט און די אנפאנג לענג (\(l_0\)) פון די SMA דראט, און די צאל פון יונימאדאלע צווייגן (n) ווייזט א שטארקע אינווערסע קארעלאציע אין פאל פון דירעקטע קארעלאציע אין פאל פון א העכערן ווערט פון די וואלטאזש קארעלאציע קאעפיציענט (\(V_{in}\)) ווייזט אז דער פאראמעטער האט די גרעסטע ווירקונג אויף דער מאכט ארויסגאנג. אן אנדער ענליכע אנאליז מעסט די שפיץ קראפט דורך אפשאצן די ווירקונג פון פארשידענע פאראמעטערס אין פארשידענע קאמבינאציעס פון די צוויי קאמפיוטיישאנעל ספעיסעס, ווי געוויזן אין פיג. 6ב, ג. \(V_{in}\) און \(l_0\), \(\alpha\) און \(l_0\) האבן ענלעכע מוסטערן, און די גראף ווייזט אז \(V_{in}\) און \(\alpha\) און \(\alpha\) האבן ענלעכע מוסטערן. קלענערע ווערטן פון \(l_0\) רעזולטירן אין העכערע שפּיץ כוחות. די אנדערע צוויי פּלאָטן זענען קאָנסיסטענט מיט פיגור 6a, וואו n און \(K_x\) זענען נעגאַטיוו קאָרעלירט און \(V_{in}\) זענען פּאָזיטיוו קאָרעלירט. די אַנאַליז העלפט צו דעפינירן און סטרויערן די השפּעה פּאַראַמעטערס דורך וועלכע די אַוטפּוט קראַפט, סטראָוק און עפעקטיווקייט פון די דרייוו סיסטעם קענען זיין אַדאַפּטירט צו די באדערפענישן און אַפּלאַקיישאַן.
איצטיקע פאָרשונג אַרבעט פירט איין און אויספאָרשט כייעראַרקישע דרייווז מיט N לעוועלס. אין אַ צוויי-לעוועל כייעראַרקי, ווי געוויזן אין פיג. 7a, וואו אַנשטאָט יעדן SMA דראָט פון דעם ערשטן לעוועל אַקטואַטאָר, ווערט אַ ביימאָדאַלע אָרדענונג דערגרייכט, ווי געוויזן אין פיג. 9e. אויף פיג. 7c ווייזט מען ווי דער SMA דראָט איז געוויקלט אַרום אַ באַוועגלעכן אָרעם (הילף אָרעם) וואָס באַוועגט זיך נאָר אין דער לענג ריכטונג. אָבער, דער ערשטיקער באַוועגלעכער אָרעם פאָרזעצט צו באַוועגן זיך אין דער זעלבער שטייגער ווי דער באַוועגלעכער אָרעם פון דעם ערשטן שטאַפּל מולטי-שטאַפּל אַקטואַטאָר. טיפּישערווייַז ווערט אַן N-שטאַפּל דרייוו באשאפן דורך פאַרבייַטן דעם \(N-1\) שטאַפּל SMA דראָט מיט אַ ערשטן-שטאַפּל דרייוו. ווי אַ רעזולטאַט, נאָכמאַכט יעדער צווייַג דעם ערשטן שטאַפּל דרייוו, מיט דער אויסנאַם פון דעם צווייַג וואָס האַלט דעם דראָט אַליין. אויף דעם וועג קענען איינגענעסטלטע סטרוקטורן געשאַפן ווערן וואָס שאַפֿן כוחות וואָס זענען עטלעכע מאָל גרעסער ווי די כוחות פון די ערשטיקע דרייווז. אין דער שטודיע, פֿאַר יעדן לעוועל, איז אַ גאַנץ עפעקטיוו SMA דראָט לענג פון 1 מעטער גענומען אין באַטראַכט, ווי געוויזן אין טאַבולאַר פֿאָרמאַט אין פיג. 7d. דער קראַנט דורך יעדן דראָט אין יעדן יונימאָדאַל פּלאַן און די רעזולטאַט פאָרשפּאַנונג און וואָולטאַזש אין יעדן SMA דראָט סעגמענט זענען די זעלבע אויף יעדן לעוועל. לויט אונדזער אַנאַליטיש מאָדעל, איז די אַוטפּוט קראַפט פּאָזיטיוו קאָרעלירט מיטן לעוועל, בשעת די דיספּלייסמאַנט איז נעגאַטיוו קאָרעלירט. אין דער זעלביקער צייט, איז געווען אַ טרייד-אָף צווישן דיספּלייסמאַנט און מוסקל שטאַרקייט. ווי געזען אין פיג. 7ב, בשעת די מאַקסימום קראַפט ווערט דערגרייכט אין דער גרעסטער צאָל שיכטן, ווערט די גרעסטע דיספּלייסמאַנט באמערקט אין דער נידעריגסטער שיכט. ווען דער כייעראַרכיע לעוועל איז געשטעלט געוואָרן צו \(N=5\), איז געפֿונען געוואָרן אַ שפּיץ מוסקל קראַפט פון 2.58 kN מיט 2 באמערקטע סטראָוקס \(\upmu\)m. אויף דער אַנדערער זייט, דזשענערירט דער ערשטער בינע דרייוו אַ קראַפט פון 150 N ביי אַ סטראָוק פון 277 \(\upmu\)m. מולטי-לעוועל אַקטואַטאָרן זענען ביכולת צו נאָכמאַכן פאַקטישע ביאָלאָגישע מוסקלען, וואו קינסטלעכע מוסקלען באַזירט אויף פאָרעם זכּרון אַלויז זענען ביכולת צו דזשענערירן באַדייטנד העכערע כוחות מיט פּינקטלעכע און פיינערע באַוועגונגען. די באגרענעצונגען פון דעם מיניאַטוריזירטן פּלאַן זענען אַז ווי די כייעראַרכיע וואַקסט, ווערט די באַוועגונג שטאַרק רעדוצירט און די קאָמפּלעקסיטעט פון דעם דרייוו מאַנופאַקטורינג פּראָצעס וואַקסט.
(א) א צוויי-שטאפיגע (\(N=2\)) לייערד פאָרעם זכּרון צומיש לינעאַר אַקטואַטאָר סיסטעם ווערט געוויזן אין אַ ביימאָדאַל קאָנפיגוראַציע. דער פארגעשלאגענער מאָדעל ווערט דערגרייכט דורך פאַרבייטן דעם SMA דראָט אין דעם ערשטן שטאַפּל לייערד אַקטואַטאָר מיט אַן אַנדערן איין-שטאפיגע לייערד אַקטואַטאָר. (ג) דעפאָרמירטע קאָנפיגוראַציע פון ​​דעם צווייטן שטאַפּל מולטי-לייערד אַקטואַטאָר. (ב) די פאַרשפּרייטונג פון כוחות און דיספּלייסמאַנץ דיפּענדינג אויף דער נומער פון לעוועלס ווערט באַשריבן. עס איז געפונען געוואָרן אַז די שפּיץ קראַפט פון דעם אַקטואַטאָר איז פּאָזיטיוו קאָרעלירט מיט דער וואָג מדרגה אויף דעם גראַפיק, בשעת די סטראָוק איז נעגאַטיוו קאָרעלירט מיט דער וואָג מדרגה. דער קראַנט און פאַר-וואָולטידזש אין יעדן דראָט בלייבן קאָנסטאַנט אויף אַלע לעוועלס. (ד) די טאַבעלע ווייזט די נומער פון טאַפּס און די לענג פון דעם SMA דראָט (פייבער) אויף יעדן מדרגה. די קעראַקטעריסטיקס פון די דראָטן ווערן אנגעצייכנט דורך אינדעקס 1, און די נומער פון צווייטיקע צווייגן (איינער פארבונדן צו דער ערשטיק פוס) ווערט אנגעצייכנט דורך דער גרעסטער נומער אין דער סובסקריפּט. למשל, אויף לעוועל 5, \(n_1\) באציט זיך צו דער צאל SMA דראָטן וואָס זענען פאַראַן אין יעדער ביימאָדאַלער סטרוקטור, און \(n_5\) באציט זיך צו דער צאל הילפס-פיס (איינע פארבונדן צום הויפּט-פוס).
פארשידענע מעטאדן זענען פארגעשלאגן געווארן דורך אסאך פארשער צו מאדעלירן דאס אויפפירונג פון SMAs מיט פארעם זכרון, וואס הענגען אפ פון די טערמאמעכאנישע אייגנשאפטן וואס באגלייטן די מאקראסקאפישע ענדערונגען אין דער קריסטאל סטרוקטור פארבונדן מיטן פאזע איבערגאנג. די פארמולירונג פון קאנסטיטוטיוו מעטאדן איז אינהערענט קאמפליצירט. דער מערסט גענוצטער פענאמענאלאגישער מאדעל איז פארגעשלאגן געווארן דורך טאנאקא28 און ווערט ברייט גענוצט אין אינזשעניריע אפליקאציעס. דער פענאמענאלאגישער מאדעל פארגעשלאגן דורך טאנאקא [28] נעמט אן אז דער פארנעם פראקציע פון ​​מארטענסיט איז אן עקספאנענציעלע פונקציע פון ​​טעמפעראטור און סטרעס. שפעטער, האבן ליאנג און ראדזשערס29 און ברינסאן30 פארגעשלאגן א מאדעל אין וועלכן די פאזע איבערגאנג דינאמיק איז אנגענומען געווארן צו זיין א קאסינוס פונקציע פון ​​וואלטאזש און טעמפעראטור, מיט קליינע מאדיפיקאציעס צום מאדעל. בעקער און ברינסאן האבן פארגעשלאגן א פאזע דיאגראם באזירט קינעטישן מאדעל צו מאדעלירן דאס אויפפירונג פון SMA מאטעריאלן אונטער ארביטרארע לאודינג באדינגונגען ווי אויך טיילווייזע איבערגאנגען. באנערדזשי32 ניצט די בעקער און ברינסאן31 פאזע דיאגראם דינאמיק מעטאד צו סימולירן אן איינציקן גראד פון פרייהייט מאניפולאטאר אנטוויקלט דורך עלאהיניא און אחמאדיאן33. קינעטיש מעטאָדן באַזירט אויף פאַזע דיאַגראַמען, וואָס נעמען אין חשבון די ניט-מאָנאָטאָנישע ענדערונג אין וואָולטאַזש מיט טעמפּעראַטור, זענען שווער צו ימפּלעמענטירן אין אינזשעניריע אַפּליקאַציעס. עלאַכיניאַ און אַהמאַדיאַן ציען ופֿמערקזאַמקייט צו די חסרונות פון עקזיסטירנדיקע פענאָמענאָלאָגישע מאָדעלן און פאָרשלאָגן אַן אויסגעברייטערט פענאָמענאָלאָגיש מאָדעל צו אַנאַליזירן און דעפינירן פֿאָרעם זכּרון נאַטור אונטער קיין קאָמפּלעקסע לאָודינג באדינגונגען.
דאס סטרוקטורעלע מאָדעל פון SMA דראָט גיט שפּאַנונג (\(\sigma\)), שפּאַנונג (\(\epsilon\)), טעמפּעראַטור (T), און מאַרטענזיט וואָלומען בראָכצאָל (\(\xi\)) פון SMA דראָט. דאָס פענאָמענאָלאָגישע קאָנסטיטוטיווע מאָדעל איז ערשט פארגעשטעלט געוואָרן דורך טאַנאַקאַ28 און שפּעטער אנגענומען דורך ליאַנג29 און ברינסאָן30. די דעריוואַטיוו פון דער גלייכונג האט די פאָרעם:
וואו E איז דער פאַזע-אָפּהענגיקער SMA יאַנג'ס מאָדולוס באַקומען מיט \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) און \(E_A\) און \(E_M\) וואָס רעפּרעזענטירן יאַנג'ס מאָדולוס זענען אַוסטעניטישע און מאַרטענסיטישע פאַזעס, ריספּעקטיוולי, און דער קאָעפיציענט פון טערמישער יקספּאַנשאַן ווערט רעפּרעזענטירט דורך \(\theta _T\). דער פאַזע איבערגאַנג ביישטייער פאַקטאָר איז \(\omega = -E \epsilon _L\) און \(\epsilon _L\) איז די מאַקסימום ריקאַוועראַבאַל שפּאַנונג אין די SMA דראָט.
די פאַזע דינאַמיק גלייכונג שטימט צוזאַמען מיט דער קאָסינוס פֿונקציע וואָס איז דעוועלאָפּעד געוואָרן דורך ליאַנג29 און שפּעטער אנגענומען דורך ברינסאָן30 אַנשטאָט דער עקספּאָנענציעלער פֿונקציע וואָס איז פֿאָרגעלייגט געוואָרן דורך טאַנאַקאַ28. דער פאַזע איבערגאַנג מאָדעל איז אַ פֿאַרלענגערונג פֿון דעם מאָדעל וואָס איז פֿאָרגעלייגט געוואָרן דורך עלאַכיניאַ און אַהמאַדיאַן34 און מאָדיפֿיצירט באַזירט אויף די פאַזע איבערגאַנג באַדינגונגען געגעבן דורך ליאַנג29 און ברינסאָן30. די באַדינגונגען געניצט פֿאַר דעם פאַזע איבערגאַנג מאָדעל זענען גילטיק אונטער קאָמפּלעקסע טערמאָמעכאַנישע לאָודז. אין יעדן מאָמענט פֿון צייט ווערט דער ווערט פֿון דעם באַנד בראָכצאָל פֿון מאַרטענזיט אויסגערעכנט ווען מען מאָדעלירט די קאָנסטיטוטיוו גלייכונג.
די גאַווערנינג רעטראַנספאָרמאַציע גלייכונג, אויסגעדריקט דורך די טראַנספאָרמאַציע פון ​​מאַרטענסיט צו אַוסטעניט אונטער היץ באדינגונגען, איז ווי פאלגט:
וואו \(\xi\) איז דער וואָלומען פראַקציע פון ​​מאַרטענסיט, \(\xi _M\) איז דער וואָלומען פראַקציע פון ​​מאַרטענסיט באַקומען איידער הייצן, \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\), \ ( \displaystyle b_A = -a_A/C_A\) און \(C_A\) – קורווע אַפּראָקסימאַציע פּאַראַמעטערס, T – SMA דראָט טעמפּעראַטור, \(A_s\) און \(A_f\) – אָנהייב און סוף פון דער אַוסטעניט פאַזע, ריספּעקטיוולי, טעמפּעראַטור.
די דירעקטע טראַנספאָרמאַציע קאָנטראָל גלייכונג, רעפּרעזענטירט דורך די פאַזע טראַנספאָרמאַציע פון ​​אַוסטעניט צו מאַרטענסיט אונטער קיל באדינגונגען, איז:
וואו \(\xi_A\) איז דער וואָלומען בראָכצאָל פון מאַרטענזיט באַקומען איידער קילן, \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) און \(C_M \) – קורווע פּאַסיק פּאַראַמעטערס, T – SMA דראָט טעמפּעראַטור, \(M_s\) און \(M_f\) – אָנהייב און לעצט מאַרטענזיט טעמפּעראַטורן, ריספּעקטיוולי.
נאכדעם וואס גלייכונגען (3) און (4) ווערן דיפערענצירט, ווערן די אינווערסע און דירעקטע טראנספארמאציע גלייכונגען פארפּשוטעט צו דער פאלגנדער פארעם:
בעת פאָרווערטס און צוריקווערטס טראַנספאָרמאַציע נעמען \(\eta _{\sigma}\) און \(\eta _{T}\) פֿאַרשידענע ווערטן. די גרונט גלייכונגען פֿאַרבונדן מיט \(\eta _{\sigma}\) און \(\eta _{T}\) זענען געוואָרן דערייווד און דיסקוטירט אין דעטאַל אין אַן נאָך אָפּטייל.
די טערמישע ענערגיע וואָס איז נויטיק צו הייבן די טעמפּעראַטור פון די SMA דראָט קומט פון די דזשול הייצונג ווירקונג. די טערמישע ענערגיע וואָס ווערט אַבזאָרבירט אָדער באַפרייט דורך די SMA דראָט ווערט רעפּרעזענטירט דורך די לאַטענט היץ פון טראַנספאָרמאַציע. דער היץ פארלוסט אין די SMA דראָט איז רעכט צו געצוואונגענע קאָנוועקשאַן, און געגעבן די מינימאַלע ווירקונג פון ראַדיאַציע, איז די היץ ענערגיע וואָג גלייכונג ווי פאלגט:
וואו \(m_{wire}\) איז די גאַנצע מאַסע פֿון די SMA דראָט, \(c_{p}\) איז די ספּעציפֿישע היץ קאַפּאַציטעט פֿון די SMA, \(V_{in}\) איז די וואָולטאַזש וואָס ווערט אָנגעווענדט צום דראָט, \(R_{ohm} \) – פֿאַזע-אָפּהענגיקער קעגנשטעל SMA, דעפֿינירט ווי; \(R_{ohm} = (l/A_{cross})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\) וואו \(r_M\) און \(r_A\) זענען די SMA פֿאַזע קעגנשטעל אין מאַרטענסיט און אַוסטעניט, ריספּעקטיוולי, \(A_{c}\) איז די ייבערפֿלאַך שטח פֿון די SMA דראָט, \(\Delta H \) איז אַ פֿאָרעם זכּרון צומיש. די לאַטענט היץ פֿון איבערגאַנג פֿון די דראָט, T און \(T_{\infty}\) זענען די טעמפּעראַטורן פֿון די SMA דראָט און די סביבה, ריספּעקטיוולי.
ווען אַ דראָט פֿון אַ פֿאָרעם-זכּרון-צומיש ווערט אַקטיוויזירט, דריקט זיך דער דראָט צוזאַמען צוזאַמען, און שאַפֿט אַ קראַפֿט אין יעדן צווייַג פֿון דעם בימאָדאַלן פּלאַן גערופֿן פֿאַזער-קראַפֿט. די קראַפֿטן פֿון די פֿאַזערס אין יעדן שטריק פֿון דעם SMA דראָט צוזאַמען שאַפֿן די מוסקל-קראַפֿט צו אַקטיוויזירן, ווי געוויזן אין פֿיגור 9e. צוליב דער אנוועזנהייט פֿון אַ פֿעדער, איז די גאַנצע מוסקל-קראַפֿט פֿון דעם N-טן מולטילייער-אַקטואַטאָר:
דורך אריינשטעלן \(N = 1\) אין גלייכונג (7), קען מען באקומען די מוסקל שטארקייט פון דעם ערשטן שטאפל ביימאדאלן דרייוו פראטאטיפ ווי פאלגנד:
וואו n איז די צאָל פון יונימאָדאַל לעגס, \(F_m\) איז די מוסקל קראַפט דזשענערייטאַד דורך די דרייוו, \​​(F_f\) איז די פיברע שטאַרקייט אין די SMA דראָט, \(K_x\) איז די בייאַס שטייפקייט פעדער, \(\alpha\) איז דער ווינקל פון די דרייַעק, \(x_0\) איז די ערשט אָפסעט פון די בייאַס פעדער צו האַלטן די SMA קאַבל אין די פאַר-געשפּאַנט שטעלע, און \(\Delta x\) איז די אַקטואַטאָר טראַוול.
די גאַנצע פֿאַרשייבונג אָדער באַוועגונג פֿון דעם דרייוו (\(\Delta x\)) וואָס דעפּענדט אויף דער וואָולטאַזש (\(\sigma\)) און שפּאַנונג (\(\epsilon\)) אויף דעם SMA דראָט פֿון דער N-טער בינע, דער דרייוו איז געשטעלט צו (זען בילד. נאָך טייל פֿון דער אַוטפּוט):
די קינעמאַטישע גלייכונגען געבן די באַציִונג צווישן דרייוו דעפאָרמאַציע (\(\epsilon\)) און דיספּלייסמאַנט אָדער דיספּלייסמאַנט (\(\Delta x\)). די דעפאָרמאַציע פון ​​די Arb דראָט ווי אַ פונקציע פון ​​די ערשט Arb דראָט לענג (\(l_0\)) און די דראָט לענג (l) אין קיין צייט t אין איין יונימאָדאַל צווייַג איז ווי גייט:
וואו \(l = \sqrt{l_0^2 +(Δx_1)^2 – 2 l_0 (Δx_1) \cos \alpha_1}\) ווערט באקומען דורך אנווענדן די קאסינוס פארמולע אין \(Δx_1\)ABB', ווי געוויזן אין פיגור 8. פארן ערשטן שטאפל דרייוו (\(N = 1\)), \(Δx_1\) איז \(Δx\), און \(α_1\) איז \(α \) ווי געוויזן אין ווי געוויזן אין פיגור 8, דורך דיפערענצירן די צייט פון גלייכונג (11) און אריינשטעלן דעם ווערט פון l, קען די שפּאַנונג ראטע געשריבן ווערן ווי:
וואו \(l_0\) איז די אנפאנגס-לענג פון דעם SMA דראָט, l איז די לענג פון דעם דראָט אין יעדער צייט t אין איין יונימאָדאַל צווייַג, \(\epsilon\) איז די דעפאָרמאַציע וואָס איז אַנטוויקלט געוואָרן אין דעם SMA דראָט, און \(\alpha\) איז דער ווינקל פון דעם דרייַעק, \(\Deltax\) איז דער דרייוו אָפסעט (ווי געוויזן אין פיגור 8).
אלע n איין-שפּיץ סטרוקטורן (\(n=6\) אין דעם פיגור) זענען פארבונדן אין סעריע מיט \(V_{in}\) אלס די אינפוט וואלטאזש. שטאפל I: סכעמאטישע דיאגראם פון די SMA דראט אין א ביימאדאלע קאנפיגוראציע אונטער נול וואלטאזש באדינגונגען שטאפל II: א קאנטראלירטע סטרוקטור ווערט געוויזן וואו די SMA דראט איז קאמפרעסט צוליב אינווערסע קאנווערזשאן, ווי געוויזן דורך די רויטע ליניע.
אלס א באווייז פון קאנצעפט, איז א SMA-באזירטע בימאדאלע דרייוו אנטוויקלט געווארן צו טעסטן די סימולירטע דעריוואציע פון ​​די אונטערליגענדע גלייכונגען מיט עקספערימענטאלע רעזולטאטן. דער CAD מאדעל פון די בימאדאלע לינעארע אקטואטאר ווערט געוויזן אין פיגור 9א. פון דער אנדערער זייט, אין פיגור 9ג ווייזט מען א נייעם דיזיין פארגעשלאגן פאר א ראטאציאנעלער פריזמאטישער פארבינדונג ניצנדיג א צוויי-פלאך SMA-באזירטע אקטואטאר מיט א בימאדאלע סטרוקטור. די דרייוו קאמפאנענטן זענען פאבריצירט געווארן ניצנדיג אדיטיוו מאנופעקטשורינג אויף אן Ultimaker 3 Extended 3D דרוקער. דער מאטעריאל גענוצט פאר 3D דרוקן פון קאמפאנענטן איז פאליקארבאנאט וואס איז פאסיג פאר היץ-קעגנשטעליקע מאטעריאלן ווייל עס איז שטארק, דויערהאפט און האט א הויכע גלאז איבערגאנג טעמפעראטור (110-113 °(^{\circ }\) C). דערצו, איז Dynalloy, Inc. Flexinol פאָרעם זכרון צומיש דראט גענוצט געווארן אין די עקספערימענטן, און די מאטעריאל אייגנשאפטן וואס קארעספאנדירן צום Flexinol דראט זענען גענוצט געווארן אין די סימולאציעס. פארשידענע SMA דראטן זענען אראנדזשירט ווי פיבערס פאראן אין א בימאדאלע אראנדזשירונג פון מוסקלען צו באקומען די הויכע כוחות וואס ווערן פראדוצירט דורך מולטילייער אקטואטארן, ווי געוויזן אין פיגור 9ב, ד.
ווי געוויזן אין פיגור 9א, ווערט דער שאַרפער ווינקל געשאפן דורך דעם באַוועגלעכן אָרעם SMA דראָט גערופן דער ווינקל (\(\alpha\)). מיט טערמינאַל קלאַמערן אַטאַטשט צו די לינקע און רעכטע קלאַמערן, ווערט דער SMA דראָט געהאַלטן ביים געוואונטשענעם בימאָדאַלן ווינקל. די בייאַס פרילינג מיטל געהאלטן אויף דעם פרילינג קאַנעקטאָר איז דיזיינד צו סטרויערן די פאַרשידענע בייאַס פרילינג פאַרלענגערונג גרופּעס לויט דער נומער (n) פון SMA פיבערס. אין דערצו, איז די אָרט פון די באַוועגלעכע טיילן דיזיינד אַזוי אַז דער SMA דראָט איז אויסגעשטעלט צו דער עקסטערנער סביבה פֿאַר געצוואונגענע קאָנוועקשאַן קילונג. די אויבערשטע און אונטערשטע פּלאַטעס פון דער אָפּנעמבאַרער אַסעמבלי העלפֿן האַלטן דעם SMA דראָט קיל מיט עקסטרודירטע אויסשניטן דיזיינד צו רעדוצירן וואָג. אין דערצו, זענען ביידע ענדס פון דעם CMA דראָט פאַרפעסטיקט צו די לינקע און רעכטע טערמינאַלן, ריספּעקטיוולי, דורך אַ קרימפּ. א פּלאַנדזשער איז אַטאַטשט צו איין עק פון דער באַוועגלעכער אַסעמבלי צו האַלטן אַ קליראַנס צווישן די אויבערשטע און אונטערשטע פּלאַטעס. דער פּלאַנדזשער ווערט אויך געניצט צו צולייגן אַ בלאָקירנדיקע קראַפט צו דעם סענסאָר דורך אַ קאָנטאַקט צו מעסטן די בלאָקירנדיקע קראַפט ווען דער SMA דראָט ווערט אַקטיווירט.
די ביימאָדאַל מוסקל סטרוקטור SMA איז עלעקטריש פארבונדן אין סעריע און געטריבן דורך אַן אַרייַנגאַנג פּולס וואָולטאַזש. בעת דעם וואָולטאַזש פּולס ציקל, ווען וואָולטאַזש ווערט אַפּליצירט און דער SMA דראָט ווערט געהייצט העכער די אָנהייב טעמפּעראַטור פון די אָסטענייט, ווערט די לענג פון דעם דראָט אין יעדן שטריקעל פאַרקירצט. די צוריקציען אַקטיוויזירט די באַוועגלעכע אָרעם סובאַסעמבלי. ווען דער וואָולטאַזש איז געווען נול אין דעם זעלבן ציקל, איז דער געהייצער SMA דראָט געקילט געוואָרן אונטער דער טעמפּעראַטור פון דער מאַרטענסיט ייבערפלאַך, דערמיט צוריקקערנדיק צו זיין אָריגינעלער פּאָזיציע. אונטער נול דרוק באדינגונגען, ווערט דער SMA דראָט ערשט פּאַסיוו אויסגעצויגן דורך אַ בייאַס פרילינג צו דערגרייכן דעם דעטווינד מאַרטענסיטיק צושטאַנד. די שרויף, דורך וועלכער דער SMA דראָט גייט, באַוועגט זיך צוליב דער קאַמפּרעסיע באשאפן דורך אַפּליצירן אַ וואָולטאַזש פּולס צו דעם SMA דראָט (SPA דערגרייכט די אָסטענייט פאַזע), וואָס פירט צו דער אַקטואַציע פון ​​דעם באַוועגלעכן הייבער. ווען דער SMA דראָט ווערט צוריקגעצויגן, שאַפט די בייאַס פרילינג אַן קעגנשטעלנדיקע קראַפט דורך ווייטער אויסציען די פרילינג. ווען דער דרוק אין דעם אימפּולס וואָולטאַזש ווערט נול, פאַרלענגערט זיך דער SMA דראָט און ענדערט זיין פאָרעם צוליב געצוואונגענע קאָנוועקשאַן קילונג, דערגרייכנדיק אַ טאָפּל מאַרטענסיטיק פאַזע.
די פארגעשלאגענע SMA-באזירטע לינעארע אַקטואַטאָר סיסטעם האט אַ ביימאָדאַל קאָנפיגוראַציע אין וועלכער די SMA דראָטן זענען ווינקלדיק. (א) ווייזט אַ CAD מאָדעל פון דעם פּראָטאָטיפּ, וואָס דערמאָנט עטלעכע פון ​​די קאָמפּאָנענטן און זייערע באַדייטונגען פֿאַר דעם פּראָטאָטיפּ, (ב, ד) רעפּרעזענטירן דעם דעוועלאָפּירטן עקספּערימענטאַלן פּראָטאָטיפּ35. בשעת (ב) ווייזט אַ שפּיץ-אַנבליק פון דעם פּראָטאָטיפּ מיט עלעקטרישע קאַנעקשאַנז און בייאַס ספּרינגס און שפּאַנונג גיידזשעס געניצט, (ד) ווייזט אַ פּערספּעקטיוו-אַנבליק פון די סעטאַפּ. (ה) דיאַגראַמע פון ​​אַ לינעארע אַקטואַציע סיסטעם מיט SMA דראָטן געשטעלט ביימאָדאַל אין יעדער צייט t, ווייַזנדיק די ריכטונג און לויף פון די פיברע און מוסקל שטאַרקייט. (ג) אַ 2-DOF ראָטאַציאָנעל פּריזמאַטיש קאַנעקשאַן איז פארגעשלאָגן געוואָרן פֿאַר דיפּלויינג אַ צוויי-פּלאַן SMA-באזירט אַקטואַטאָר. ווי געוויזן, די לינק טראַנסמיטירט לינעארע באַוועגונג פון די דנאָ דרייוו צו די שפּיץ אָרעם, קריייטינג אַ ראָטאַציאָנעל קאַנעקשאַן. אויף די אנדערע האַנט, די באַוועגונג פון די פּאָר פון פּריזמעס איז די זעלבע ווי די באַוועגונג פון די מולטילייער ערשטער בינע דרייוו.
אן עקספערימענטאלע שטודיע איז דורכגעפירט געווארן אויף דעם פראטאטיפ געוויזן אין פיגור 9ב צו אפשאצן די פערפארמאנס פון א ביימאדאלן דרייוו באזירט אויף SMA. ווי געוויזן אין פיגור 10א, די עקספערימענטאלע סעטאפ האט באשטאנען פון א פראגראמירבארן גלייכשטראם מאכט צושטעל צו צושטעלן אינפוט וואלטאזש צו די SMA דראטן. ווי געוויזן אין פיגור 10ב, א פּיעזאָעלעקטרישער שפּאַנונג גיידזש (PACEline CFT/5kN) איז גענוצט געווארן צו מעסטן די בלאקירנדע קראפט מיט א Graphtec GL-2000 דאטן לאגער. די דאטן ווערן רעקארדירט ​​דורך דעם גאסטגעבער פאר ווייטערדיגע שטודיע. שפּאַנונג גיידזשעס און טשאַרדזש אַמפּליפייערס דאַרפן א קאָנסטאַנטע מאַכט צושטעל צו פּראָדוצירן א וואלטאזש סיגנאַל. די קאָרעספּאָנדירנדע סיגנאַלן ווערן קאָנווערטירט אין מאַכט אַוטפּוץ לויט די סענסיטיוויטי פון די פּיעזאָעלעקטרישע קראַפט סענסאָר און אנדערע פּאַראַמעטערס ווי באַשריבן אין טאַבעלע 2. ווען א וואלטאזש פּולס ווערט אַפּליצירט, וואַקסט די טעמפּעראַטור פון די SMA דראָט, וואָס פאַרשאַפן די SMA דראָט צו קאָמפּרעסירן, וואָס פאַרשאַפן די אַקטואַטאָר צו דזשענערירן קראַפט. די עקספּערימענטאַלע רעזולטאַטן פון די אַוטפּוט פון מוסקל שטאַרקייט דורך אַן אינפוט וואלטאזש פּולס פון 7 V ווערן געוויזן אין פיגור 2א.
(א) א SMA-באזירטע לינעארע אַקטואַטאָר סיסטעם איז אויפגעשטעלט געוואָרן אין דעם עקספּערימענט צו מעסטן די קראַפט וואָס ווערט גענערירט דורך דעם אַקטואַטאָר. די לאַסט צעל מעסט די בלאָקירנדיקע קראַפט און ווערט געטריבן דורך אַ 24 V DC מאַכט צושטעל. א 7 V וואָולטאַזש קאַפּ איז געווען אַפּליצירט איבער דער גאַנצער לענג פון דעם קאַבל מיט אַ GW Instek פּראָגראַמירבאַר DC מאַכט צושטעל. דער SMA דראָט שרינקט זיך צוליב היץ, און דער באַוועגלעכער אָרעם קאָנטאַקטירט די לאַסט צעל און גיט אויס אַ בלאָקירנדיקע קראַפט. די לאַסט צעל איז פארבונדן צום GL-2000 דאַטן לאָגער און די דאַטן ווערן געהיט אויפן האָסט פֿאַר ווייטערדיקע פּראַסעסינג. (ב) דיאַגראַם וואָס ווייזט די קייט פון קאָמפּאָנענטן פון דער עקספּערימענטאַלער סעטאַפּ פֿאַר מעסטן מוסקל שטאַרקייט.
פֿאָרעם-זכּרון צומישן ווערן אויפֿגעוועקט דורך טערמישע ענערגיע, אַזוי ווערט טעמפּעראַטור אַ וויכטיקער פּאַראַמעטער פֿאַר שטודירן דעם פֿאָרעם-זכּרון דערשיינונג. עקספּערימענטאַל, ווי געוויזן אין פֿיגור 11אַ, זענען טערמישע בילדגעבונג און טעמפּעראַטור מעסטונגען דורכגעפֿירט געוואָרן אויף אַ פּראָטאָטיפּ SMA-באַזירטן דיוואַלעראַט אַקטואַטאָר. אַ פּראָגראַמירבאַרער DC מקור האָט אַפּליצירט אינפּוט וואָולטאַזש צו די SMA דראָטן אין דער עקספּערימענטאַלער סעטאַפּ, ווי געוויזן אין פֿיגור 11ב. די טעמפּעראַטור ענדערונג פֿון די SMA דראָט איז געמאָסטן געוואָרן אין פאַקטישער צייט מיט אַ הויך-רעזאָלוציע LWIR קאַמעראַ (FLIR A655sc). דער באַלעבאָס ניצט די ResearchIR ווייכווארג צו רעקאָרדירן דאַטן פֿאַר ווייטערדיקע נאָך-פּראַסעסינג. ווען אַ וואָולטאַזש פּולס ווערט אַפּליצירט, וואַקסט די טעמפּעראַטור פֿון די SMA דראָט, וואָס פֿאַראורזאַכט אַז די SMA דראָט זאָל שרינקען. אויף פֿיגור 2ב ווײַזט די עקספּערימענטאַלע רעזולטאַטן פֿון די SMA דראָט טעמפּעראַטור קעגן צייט פֿאַר אַ 7V אינפּוט וואָולטאַזש פּולס.