Nature.comን ስለጎበኙ እናመሰግናለን። የሚጠቀሙበት የአሳሽ ስሪት የተወሰነ የCSS ድጋፍ አለው። ለተሻለ ተሞክሮ፣ የዘመነ አሳሽ እንዲጠቀሙ እንመክራለን (ወይም በኢንተርኔት ኤክስፕሎረር ውስጥ የተኳኋኝነት ሁነታን እንዲያሰናክሉ)። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ ቀጣይነት ያለው ድጋፍ ለማረጋገጥ፣ ጣቢያውን ያለ ቅጦች እና ጃቫስክሪፕት እናቀርባለን።
አክቲዩተሮች በሁሉም ቦታ ጥቅም ላይ ይውላሉ እና ትክክለኛውን የማነቃቂያ ኃይል ወይም ጉልበት በመጠቀም በማኑፋክቸሪንግ እና በኢንዱስትሪ አውቶሜሽን ውስጥ የተለያዩ ስራዎችን ለማከናወን ቁጥጥር የሚደረግበት እንቅስቃሴ ይፈጥራሉ። ፈጣን፣ ትናንሽ እና ቀልጣፋ ድራይቮች አስፈላጊነት በድራይቭ ዲዛይን ውስጥ ፈጠራን እያሳደጉ ነው። የቅርጽ ማህደረ ትውስታ ቅይጥ (SMA) ድራይቮች ከተለመዱት ድራይቮች በላይ በርካታ ጥቅሞችን ይሰጣሉ፣ ይህም ከፍተኛ የኃይል-ወደ-ክብደት ጥምርታን ያካትታል። በዚህ ዲሰርቴሽን ውስጥ፣ የባዮሎጂካል ስርዓቶችን የላባ ጡንቻዎች ጥቅሞች እና የSMAዎችን ልዩ ባህሪያት የሚያጣምር ባለ ሁለት ላባ SMA-ተኮር አክቲዩተር ተዘጋጅቷል። ይህ ጥናት በቢሞዳል SMA ሽቦ ዝግጅት ላይ የተመሠረተውን የአዲሱ አክቲዩተር የሂሳብ ሞዴል በማዘጋጀት እና በሙከራ በመሞከር የቀድሞ SMA አክቲዩተሮችን ይዳስሳል እና ያራዝማል። በSMA ላይ ከተመሰረቱት ታዋቂ ድራይቮች ጋር ሲነጻጸር፣ የአዲሱ ድራይቭ አክቲዩሽን ኃይል ቢያንስ 5 እጥፍ ከፍ ያለ ነው (እስከ 150 N)። ተጓዳኝ የክብደት መቀነስ ወደ 67% ነው። የሂሳብ ሞዴሎች የስሜታዊነት ትንተና ውጤቶች የዲዛይን መለኪያዎችን ለማስተካከል እና ቁልፍ መለኪያዎችን ለመረዳት ጠቃሚ ናቸው። ይህ ጥናት ተለዋዋጭነትን የበለጠ ለማሻሻል ሊያገለግል የሚችል ባለብዙ ደረጃ Nth ደረጃ ድራይቭን ያቀርባል። በSMA ላይ የተመሰረቱ ዲፕቫሌሬት የጡንቻ አክቲቬተሮች ከህንፃ አውቶሜሽን እስከ ትክክለኛ የመድኃኒት አቅርቦት ስርዓቶች ድረስ የተለያዩ አፕሊኬሽኖች አሏቸው።
እንደ አጥቢ እንስሳት የጡንቻ መዋቅሮች ያሉ ባዮሎጂካል ስርዓቶች ብዙ ስውር አክቲቬተሮችን ማግበር ይችላሉ1. አጥቢ እንስሳት የተለያዩ የጡንቻ መዋቅሮች አሏቸው፣ እያንዳንዳቸው የተወሰነ ዓላማ አላቸው። ሆኖም ግን፣ የአጥቢ እንስሳት የጡንቻ ሕብረ ሕዋስ አብዛኛው መዋቅር በሁለት ሰፊ ምድቦች ሊከፈል ይችላል። ትይዩ እና ፔኔት። በስሙ እንደሚጠቁመው በሃምስት ጅማት እና በሌሎች ተጣጣፊዎች ውስጥ፣ ትይዩ ጡንቻ ከማዕከላዊው ጅማት ጋር ትይዩ የሆነ የጡንቻ ፋይበሮች አሉት። የጡንቻ ክር ሰንሰለት በዙሪያቸው ባለው ተያያዥ ቲሹ ተሰልፎ በተግባራዊ ሁኔታ የተገናኘ ነው። ምንም እንኳን እነዚህ ጡንቻዎች ትልቅ ጉዞ (የመቶኛ ማሳጠር) እንዳላቸው ቢነገርም፣ አጠቃላይ የጡንቻ ጥንካሬያቸው በጣም የተገደበ ነው። በተቃራኒው፣ በትሪሴፕስ ካፍ ጡንቻ2 (የጎን ጋስትሮክኔሚየስ (GL)3፣ ሚዲያል ጋስትሮክኔሚየስ (GM)4 እና ሶሊየስ (SOL)) እና ኤክስቴንሰር ፌሞሪስ (ኳድሪሴፕስ)5,6 የፔንኔት የጡንቻ ሕብረ ሕዋስ በእያንዳንዱ ጡንቻ7 ውስጥ ይገኛል። በፒኔት መዋቅር ውስጥ፣ በቢፔንኔት ጡንቻ ውስጥ ያሉት የጡንቻ ፋይበሮች በማዕከላዊ ጅማት በሁለቱም ጎኖች በገለባ ማዕዘኖች (ፒኔት አንግል) ይገኛሉ። ፔኔት የመጣው ከላቲን ቃል "ፔና" ሲሆን ትርጉሙም "ብዕር" ማለት ሲሆን በምስል 1 ላይ እንደሚታየው ላባ የሚመስል መልክ አለው። የፔኔት ጡንቻዎች ፋይበሮች አጠር ያሉ እና ከጡንቻው ቁመታዊ ዘንግ ጋር የተቆራኙ ናቸው። በፒኔት መዋቅር ምክንያት የእነዚህ ጡንቻዎች አጠቃላይ ተንቀሳቃሽነት ይቀንሳል፣ ይህም ወደ አጭር ሂደቱ ተሻጋሪ እና ቁመታዊ ክፍሎች ይመራል። በሌላ በኩል ደግሞ የእነዚህ ጡንቻዎች ማግበር የፊዚዮሎጂ መስቀለኛ ክፍል ስፋት በሚለካበት መንገድ ምክንያት ከፍተኛ አጠቃላይ የጡንቻ ጥንካሬን ያስከትላል። ስለዚህ፣ ለተወሰነ የመስቀል ክፍል አካባቢ፣ የፔኔት ጡንቻዎች ጠንካራ ይሆናሉ እና ትይዩ ክሮች ካሏቸው ጡንቻዎች የበለጠ ከፍተኛ ኃይል ያመነጫሉ። በተናጠል ክሮች የሚመነጩ ኃይሎች በዚያ የጡንቻ ሕብረ ሕዋስ ውስጥ በማክሮስኮፒክ ደረጃ የጡንቻ ኃይሎችን ያመነጫሉ። በተጨማሪም፣ እንደ ፈጣን መቀነሻ፣ የመሸከም ጉዳት መከላከያ፣ ትራስ ማድረግ ያሉ ልዩ ባህሪያት አሉት። ከጡንቻ እንቅስቃሴ መስመሮች ጋር የተያያዘውን የፋይበር ዝግጅት ልዩ ባህሪያትን እና የጂኦሜትሪክ ውስብስብነትን በመጠቀም በፋይበር ግብዓት እና በጡንቻ ኃይል ውጤት መካከል ያለውን ግንኙነት ይለውጣል።
የሚታዩት ከቢሞዳል የጡንቻ አርክቴክቸር ጋር በተያያዘ የነባር SMA-based actuator ዲዛይኖች ንድፍ ንድፎች ናቸው፣ ለምሳሌ (ሀ)፣ በSMA ሽቦዎች የሚንቀሳቀስ የእጅ ቅርጽ ያለው መሳሪያ በሁለት ጎማ በራስ ገዝ የሞባይል ሮቦት ላይ የተገጠመበትን የመነካካት ኃይል መስተጋብርን የሚወክል ነው።9,10.፣ (ለ) በተቃራኒ አቀማመጥ SMA ስፕሪንግ የተጫነ የምሕዋር ፕሮስቴሲስ ያለው ሮቦቲክ የምሕዋር ፕሮስቴሲስ። የፕሮስቴቲክ አይኑ አቀማመጥ ከዓይን የዓይን ጡንቻ በሚመጣ ምልክት ቁጥጥር ይደረግበታል11፣ (ሐ) SMA አክቱተሮች በከፍተኛ ድግግሞሽ ምላሻቸው እና ዝቅተኛ የመተላለፊያ ይዘታቸው ምክንያት ለውሃ ውስጥ አፕሊኬሽኖች ተስማሚ ናቸው። በዚህ ውቅር ውስጥ፣ የSMA አክቲቬተሮች የዓሣን እንቅስቃሴ በማስመሰል የሞገድ እንቅስቃሴ ለመፍጠር ያገለግላሉ፣ (መ) የSMA አክቲቬተሮች የኢንች ትል እንቅስቃሴ መርህን የሚጠቀም የማይክሮ ፓይፕ ፍተሻ ሮቦት ለመፍጠር ያገለግላሉ፣ ይህም በቻናል 10 ውስጥ ባሉ የSMA ሽቦዎች እንቅስቃሴ የሚቆጣጠር ነው፣ (ሠ) በጋስትሮክኔሚየስ ቲሹ ውስጥ የመኮማተር የጡንቻ ቃጫዎች አቅጣጫ እና የኮንትራክቲቭ ኃይል የሚያመነጭ ነው፣ (ረ) በፔንኔት የጡንቻ መዋቅር ውስጥ በጡንቻ ቃጫዎች መልክ የተደረደሩ የSMA ሽቦዎችን ያሳያል።
አክቲዩተሮች ሰፊ አፕሊኬሽናቸው ስላላቸው የሜካኒካል ሲስተሞች አስፈላጊ አካል ሆነዋል። ስለዚህ ትናንሽ፣ ፈጣን እና ቀልጣፋ ድራይቮች አስፈላጊነት ወሳኝ ይሆናል። ጥቅሞቻቸው ቢኖሩም፣ ባህላዊ ድራይቮች ውድ እና ለመጠገን ጊዜ የሚወስድ መሆኑን አረጋግጠዋል። የሃይድሮሊክ እና የሳንባ ምች አክቲዩተሮች ውስብስብ እና ውድ ሲሆኑ ለመበስበስ፣ ለቅባት ችግሮች እና ለክፍሎች ውድቀት የተጋለጡ ናቸው። ለፍላጎት ምላሽ ለመስጠት፣ ትኩረቱ በስማርት ቁሳቁሶች ላይ ተመስርተው ወጪ ቆጣቢ፣ መጠን-የተመቻቹ እና የላቁ አክቲዩተሮችን ማዘጋጀት ላይ ነው። ቀጣይነት ያለው ምርምር ይህንን ፍላጎት ለማሟላት የቅርጽ ማህደረ ትውስታ ቅይጥ (SMA) ንብርብር አክቲዩተሮችን መመልከት ነው። ተዋረዳዊ አክቲዩተሮች ልዩ ናቸው ምክንያቱም ብዙ ዲስትሪብል አክቲዩተሮችን ወደ ጂኦሜትሪክ ውስብስብ ማክሮ ሚዛን ንዑስ ስርዓቶች በማጣመር የጨመረ እና የተስፋፋ ተግባርን ይሰጣሉ። በዚህ ረገድ፣ ከላይ የተገለጸው የሰው ጡንቻ ቲሹ እንደዚህ አይነት ባለብዙ ንብርብር አክቲዩሽን እጅግ በጣም ጥሩ ባለብዙ ንብርብር ምሳሌ ይሰጣል። የአሁኑ ጥናት በቢሞዳል ጡንቻዎች ውስጥ ከሚገኙት የፋይበር አቅጣጫዎች ጋር የተጣጣሙ በርካታ የግለሰብ ድራይቭ ክፍሎች (SMA ሽቦዎች) ያሉት ባለብዙ ደረጃ SMA ድራይቭን ይገልጻል፣ ይህም አጠቃላይ የመንዳት አፈጻጸምን ያሻሽላል።
የአክቱተር ዋና ዓላማ የኤሌክትሪክ ኃይልን በመቀየር እንደ ኃይል እና መፈናቀል ያሉ ሜካኒካል የኃይል ውፅዓት ማመንጨት ነው። የቅርጽ ማህደረ ትውስታ ቅይጥ በከፍተኛ ሙቀት ቅርጻቸውን መልሰው ማግኘት የሚችሉ “ስማርት” ቁሳቁሶች ክፍል ነው። በከፍተኛ ጭነት ስር፣ የSMA ሽቦ የሙቀት መጠን መጨመር የቅርጽ መልሶ ማግኛን ያስከትላል፣ ይህም ከተለያዩ ቀጥታ ከተያያዙ ስማርት ቁሳቁሶች ጋር ሲነጻጸር ከፍተኛ የአክቱሽን የኃይል ጥግግት ያስከትላል። በተመሳሳይ ጊዜ፣ በሜካኒካል ጭነቶች ስር፣ SMAዎች ይሰብራሉ። በተወሰኑ ሁኔታዎች ውስጥ፣ የዑደት ጭነት ሜካኒካል ኃይልን ሊስብ እና ሊለቅ ይችላል፣ ይህም ሊቀለበስ የሚችል የሃይስቴሬቲክ ቅርፅ ለውጦችን ያሳያል። እነዚህ ልዩ ባህሪያት SMA ለዳሳሾች፣ ለንዝረት ማወዛወዝ እና በተለይም ለአክቱተሮች ተስማሚ ያደርጉታል። ይህንን በአእምሯችን ይዘን፣ በSMA ላይ በተመሰረቱ ድራይቮች ላይ ብዙ ምርምር ተደርጓል። በSMA ላይ የተመሰረቱ አክቱተሮች ለተለያዩ አፕሊኬሽኖች የትርጉም እና የማዞሪያ እንቅስቃሴ ለማቅረብ የተነደፉ መሆናቸውን ልብ ሊባል ይገባል። አንዳንድ የ rotary actuators ቢዘጋጁም፣ ተመራማሪዎች በተለይ በመስመራዊ አክቱተሮች ላይ ፍላጎት አላቸው። እነዚህ መስመራዊ አክቲቬተሮች በሦስት የአክቲቬተሮች ዓይነቶች ሊከፈሉ ይችላሉ፤ እነሱም አንድ-ልኬት፣ መፈናቀል እና ዲፈረንሻል አክቲቬተሮች 16 ናቸው። መጀመሪያ ላይ፣ የተዳቀሉ ድራይቮች ከSMA እና ከሌሎች ባህላዊ ድራይቮች ጋር በማጣመር ተፈጥረዋል። በSMA ላይ የተመሰረተ የተዳቀሉ መስመራዊ አክቲቬተሮች አንዱ ምሳሌ 100 N አካባቢ የሚደርስ የውጤት ኃይል እና ጉልህ የሆነ መፈናቀል ለማቅረብ ከዲሲ ሞተር ጋር SMA ሽቦ መጠቀም ነው።
ሙሉ በሙሉ በSMA ላይ በተመሰረቱ ድራይቮች ውስጥ ከተከናወኑት የመጀመሪያ እድገቶች አንዱ SMA ትይዩ ድራይቭ ነበር። በርካታ SMA ሽቦዎችን በመጠቀም፣ SMA-based ትይዩ ድራይቭ ሁሉንም SMA18 ሽቦዎች በትይዩ በማስቀመጥ የድራይቮቹን የኃይል አቅም ለመጨመር የተነደፈ ነው። የአክቱተሮች ትይዩ ግንኙነት ተጨማሪ ኃይል ብቻ ሳይሆን የአንድ ሽቦ የውጤት ኃይልንም ይገድባል። በSMA ላይ የተመሰረቱ አክቱተሮች ሌላው ጉዳት ሊያሳኩት የሚችሉት የተገደበ ጉዞ ነው። ይህንን ችግር ለመፍታት መፈናቀልን ለመጨመር እና መስመራዊ እንቅስቃሴን ለማሳካት የተገለበጠ ተለዋዋጭ ጨረር የያዘ የSMA ኬብል ጨረር ተፈጠረ፣ ነገር ግን ከፍተኛ ኃይሎችን አላመነጨም። ለስላሳ የሚበላሹ መዋቅሮች እና በቅርጽ ማህደረ ትውስታ ቅይጥ ላይ ለተመሰረቱ ሮቦቶች ጨርቆች በዋናነት ለተፅዕኖ ማጉላት20,21,22 ተዘጋጅተዋል። ከፍተኛ ፍጥነት ለሚያስፈልግባቸው አፕሊኬሽኖች፣ ለማይክሮፓምፕ የሚነዱ አፕሊኬሽኖች ቀጭን ፊልም SMAዎችን በመጠቀም የታመቁ የሚነዱ ፓምፖች ሪፖርት ተደርገዋል። የቀጭኑ ፊልም SMA ሽፋን የመንዳት ድግግሞሽ የአሽከርካሪውን ፍጥነት ለመቆጣጠር ቁልፍ ነገር ነው። ስለዚህ፣ SMA መስመራዊ ሞተሮች ከ SMA ስፕሪንግ ወይም ከሮድ ሞተሮች የተሻለ ተለዋዋጭ ምላሽ አላቸው። ለስላሳ ሮቦቲክስ እና የመያዣ ቴክኖሎጂ በSMA ላይ የተመሰረቱ አክቲቬተሮችን የሚጠቀሙ ሁለት ሌሎች አፕሊኬሽኖች ናቸው። ለምሳሌ፣ በ25 N የጠፈር ክላምፕ ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለውን መደበኛ አክቲቬተር ለመተካት፣ የቅርጽ ሜሞሪ ቅይጥ ትይዩ አክቲቬተር 24 ተዘጋጅቷል። በሌላ ሁኔታ፣ ከፍተኛውን የመጎተት ኃይል 30 N የማመንጨት አቅም ባለው የተከተተ ማትሪክስ ባለው ሽቦ ላይ የተመሠረተ SMA ለስላሳ አክቲቬተር ተሠርቷል። በሜካኒካል ባህሪያቸው ምክንያት፣ SMAዎች ባዮሎጂያዊ ክስተቶችን የሚመስሉ አክቲቬተሮችን ለማምረትም ያገለግላሉ። ከእነዚህ እድገቶች አንዱ የ12-ሴል ሮቦት ሲሆን ይህም ወደ እሳት የሚወስድ የሳይኖሶይድ እንቅስቃሴ ለማመንጨት ከ SMA ጋር የሚመሳሰል የምድር ትል መሰል ኦርጋኒክ ባዮሚሜቲክ የሆነ 12-ሴል ሮቦትን ያካትታል26,27።
ቀደም ሲል እንደተጠቀሰው፣ ከነባር SMA-ተኮር አክቲቬተሮች ሊገኝ የሚችለው ከፍተኛ ኃይል ገደብ አለ። ይህንን ችግር ለመፍታት፣ ይህ ጥናት ባዮሚሜቲክ ቢሞዳል የጡንቻ መዋቅር ያቀርባል። በቅርጽ ሜሞሪ ቅይጥ ሽቦ የሚመራ። በርካታ የቅርጽ ሜሞሪ ቅይጥ ሽቦዎችን የሚያካትት የምደባ ስርዓት ይሰጣል። እስከዛሬ ድረስ፣ ተመሳሳይ አርክቴክቸር ያላቸው በSMA ላይ የተመሰረቱ አክቲቬተሮች በሥነ-ጽሑፍ ውስጥ አልተዘገቡም። በSMA ላይ የተመሠረተው ይህ ልዩ እና አዲስ ስርዓት በቢሞዳል ጡንቻ አሰላለፍ ወቅት የSMA ባህሪን ለማጥናት የተዘጋጀ ነው። ከነባር SMA-ተኮር አክቲቬተሮች ጋር ሲነጻጸር፣ የዚህ ጥናት ግብ በትንሽ መጠን ውስጥ በከፍተኛ ሁኔታ ከፍተኛ ኃይሎችን ለማመንጨት ባዮሚሜቲክ ዲፕቫሌሬት አክቲቬተር መፍጠር ነበር። በ HVAC የግንባታ አውቶሜሽን እና ቁጥጥር ስርዓቶች ውስጥ ጥቅም ላይ ከሚውሉት ባህላዊ የስቴፐር ሞተር ድራይቭ ድራይቮች ጋር ሲነጻጸር፣ የቀረበው SMA-ተኮር ቢሞዳል ድራይቭ ዲዛይን የድራይቭ ዘዴውን ክብደት በ67% ይቀንሳል። በሚከተለው ውስጥ፣ “ጡንቻ” እና “ድራይቭ” የሚሉት ቃላት በተለዋዋጭነት ጥቅም ላይ ይውላሉ። ይህ ጥናት የእንደዚህ አይነት ድራይቭ ባለብዙ ፊዚክስ ማስመሰልን ይመረምራል። የእንደዚህ አይነት ስርዓቶች ሜካኒካል ባህሪ በሙከራ እና በትንታኔ ዘዴዎች ተጠንቷል። የኃይል እና የሙቀት ስርጭቶች በ7 ቮልት የግቤት ቮልቴጅ ተጨማሪ ጥናት ተደርጎባቸዋል። በመቀጠልም፣ በቁልፍ መለኪያዎች እና በውጤት ኃይል መካከል ያለውን ግንኙነት በተሻለ ሁኔታ ለመረዳት የፓራሜትሪክ ትንተና ተካሂዷል። በመጨረሻም፣ የተዋረድ አክቲቬተሮች ታስበው ነበር እና የተዋረድ ደረጃ ውጤቶች ለፕሮስቴቲክ አፕሊኬሽኖች መግነጢሳዊ ያልሆኑ አክቲቬተሮች የወደፊት አካባቢ ሊሆኑ የሚችሉ ሊሆኑ የሚችሉ ቦታዎች ሆነው ቀርበዋል። ከላይ በተጠቀሱት ጥናቶች ውጤቶች መሠረት፣ የአንድ-ደረጃ አርክቴክቸር አጠቃቀም ከተዘገቡት SMA-ተኮር አክቲቬተሮች ቢያንስ ከአራት እስከ አምስት እጥፍ የሚበልጥ ኃይል ይፈጥራል። በተጨማሪም፣ ባለብዙ-ደረጃ ባለብዙ-ደረጃ ድራይቭ የሚፈጠረው ተመሳሳይ ድራይቭ ኃይል ከተለመዱት SMA-ተኮር ድራይቮች ከአስር እጥፍ በላይ እንደሆነ ታይቷል። ከዚያም ጥናቱ በተለያዩ ዲዛይኖች እና በግብዓት ተለዋዋጮች መካከል ያለውን የስሜታዊነት ትንተና በመጠቀም ቁልፍ መለኪያዎችን ሪፖርት ያደርጋል። የ SMA ሽቦ የመጀመሪያ ርዝመት (\(l_0\))፣ የፒኔት አንግል (\(\alpha\)) እና በእያንዳንዱ ግለሰብ ክር ውስጥ ያሉት ነጠላ ክሮች (n) ብዛት በአንቀሳቃሽ ኃይል መጠን ላይ ጠንካራ አሉታዊ ተጽዕኖ ያሳድራሉ። ጥንካሬ፣ የግብዓት ቮልቴጅ (ኢነርጂ) በአዎንታዊ መልኩ ተዛማጅ ሆኖ ተገኝቷል።
የSMA ሽቦ በኒኬል-ቲታኒየም (ኒ-ቲ) የአሎይ ቤተሰብ ውስጥ የሚታየውን የቅርጽ ማህደረ ትውስታ ውጤት (SME) ያሳያል። በተለምዶ፣ SMAዎች ሁለት የሙቀት ጥገኛ ደረጃዎችን ያሳያሉ፡ ዝቅተኛ የሙቀት ደረጃ እና ከፍተኛ የሙቀት ደረጃ። ሁለቱም ደረጃዎች የተለያዩ የክሪስታል መዋቅሮች በመኖራቸው ልዩ ባህሪያት አሏቸው። ከለውጥ የሙቀት መጠን በላይ ባለው የኦስቲኔት ምዕራፍ (ከፍተኛ የሙቀት ደረጃ) ውስጥ፣ ቁሱ ከፍተኛ ጥንካሬ ያሳያል እና በጭነት ስር ደካማ ቅርጽ አለው። ቅይጡ እንደ አይዝጌ ብረት ይሠራል፣ ስለዚህ ከፍተኛ የአክቲዩሽን ግፊቶችን መቋቋም ይችላል። የኒ-ቲ አሎይዎችን ባህሪ በመጠቀም፣ የSMA ሽቦዎች አክቲአተር ለመፍጠር ዘንበል ይላሉ። በተለያዩ መለኪያዎች እና በተለያዩ ጂኦሜትሪዎች ተጽዕኖ ስር የSMA የሙቀት ባህሪ መሰረታዊ ሜካኒኮችን ለመረዳት ተገቢ የትንታኔ ሞዴሎች ተዘጋጅተዋል። በሙከራ እና በትንታኔ ውጤቶች መካከል ጥሩ ስምምነት ተገኝቷል።
በ SMA ላይ የተመሠረተ የቢሞዳል ድራይቭ አፈፃፀምን ለመገምገም በምስል 9a ላይ በሚታየው ፕሮቶታይፕ ላይ የሙከራ ጥናት ተካሂዷል። ከእነዚህ ባህሪያት ውስጥ ሁለቱ፣ በድራይቭ (የጡንቻ ኃይል) የሚመነጨው ኃይል እና የ SMA ሽቦ የሙቀት መጠን (SMA የሙቀት መጠን) በሙከራ ተለክተዋል። በድራይቭ ውስጥ ባለው የሽቦው አጠቃላይ ርዝመት ላይ የቮልቴጅ ልዩነት ሲጨምር፣ የሽቦው የሙቀት መጠን በጁል ማሞቂያ ውጤት ምክንያት ይጨምራል። የግቤት ቮልቴጅ በሁለት የ10-ሴ ዑደቶች (በምስል 2a፣ ለ ላይ እንደ ቀይ ነጥቦች ይታያል) ተተግብሯል በእያንዳንዱ ዑደት መካከል የ15-ሴ የማቀዝቀዣ ጊዜ አለው። የማገጃው ኃይል የሚለካው በፓይዞኤሌክትሪክ የውጥረት መለኪያ በመጠቀም ሲሆን የ SMA ሽቦ የሙቀት ስርጭት በእውነተኛ ጊዜ በሳይንሳዊ ደረጃ ከፍተኛ ጥራት ባለው LWIR ካሜራ በመጠቀም ክትትል ተደርጎበታል (በሠንጠረዥ 2 ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉትን መሳሪያዎች ባህሪያት ይመልከቱ)። በከፍተኛ ቮልቴጅ ደረጃ ወቅት የሽቦው የሙቀት መጠን በአንድ ጊዜ እንደሚጨምር ያሳያል፣ ነገር ግን ምንም ፍሰት በማይፈስበት ጊዜ የሽቦው የሙቀት መጠን መውደቁን ይቀጥላል። በአሁኑ የሙከራ ማዋቀር፣ የSMA ሽቦ የሙቀት መጠን በማቀዝቀዝ ደረጃው ወቅት ቀንሷል፣ ነገር ግን አሁንም ከአካባቢው የሙቀት መጠን በላይ ነበር። በምስል 2e ላይ ከLWIR ካሜራ የተወሰደውን የSMA ሽቦ የሙቀት መጠን ቅጽበታዊ ገጽ እይታ ያሳያል። በሌላ በኩል፣ በምስል 2a ላይ በድራይቭ ሲስተም የሚፈጠረውን የማገጃ ኃይል ያሳያል። የጡንቻው ኃይል ከፀደይ መልሶ ማግኛ ኃይል ሲበልጥ፣ በምስል 9a ላይ እንደሚታየው የሚንቀሳቀስ ክንድ መንቀሳቀስ ይጀምራል። እንቅስቃሴው እንደጀመረ፣ የሚንቀሳቀስ ክንድ ከሴንሰሩ ጋር ይገናኛል፣ ይህም በምስል 2c፣ መ ላይ እንደሚታየው የሰውነት ኃይል ይፈጥራል። ከፍተኛው የሙቀት መጠን ወደ \(84\,^{\circ}\hbox {C}\ ሲጠጋ፣ ከፍተኛው የታየ ኃይል 105 N ነው።
ግራፉ የSMA ሽቦ የሙቀት መጠን እና በሁለት ዑደቶች ወቅት በ SMA ላይ የተመሰረተው ባለ ሁለት ሞዳል አክቲቬተር የሚፈጠረውን ኃይል የሙከራ ውጤቶችን ያሳያል። የግቤት ቮልቴጅ በሁለት 10 ሰከንድ ዑደቶች (እንደ ቀይ ነጥቦች ይታያል) ውስጥ ይተገበራል፤ በእያንዳንዱ ዑደት መካከል ለ15 ሰከንድ የማቀዝቀዝ ጊዜ። ለሙከራዎቹ ጥቅም ላይ የዋለው የSMA ሽቦ ከዲናሎይ ኢንክ. የ0.51 ሚሜ ዲያሜትር ያለው የፍሌክሲኖል ሽቦ ነበር። (ሀ) ግራፉ በሁለት ዑደቶች ላይ የተገኘውን የሙከራ ኃይል ያሳያል፣ (ሐ፣ መ) በPACEline CFT/5kN piezoelectric force transducer ላይ የሚንቀሳቀሱ የክንድ አክቲቬተሮች እርምጃ ሁለት ገለልተኛ ምሳሌዎችን ያሳያል፣ (ለ) ግራፉ በጊዜ ሁለት ዑደቶች ውስጥ የሙሉውን SMA ሽቦ ከፍተኛውን የሙቀት መጠን ያሳያል፣ (ሠ) በFLIR ResearchIR ሶፍትዌር LWIR ካሜራ በመጠቀም ከ SMA ሽቦ የተወሰደ የሙቀት ቅጽበታዊ ገጽ እይታ ያሳያል። በሙከራዎቹ ውስጥ ግምት ውስጥ የተገቡት የጂኦሜትሪክ መለኪያዎች በሰንጠረዥ አንድ ውስጥ ተሰጥተዋል።
የሂሳብ ሞዴል እና የሙከራ ውጤቶቹ የማስመሰል ውጤቶች በምስል 5 ላይ እንደሚታየው በ7V የግቤት ቮልቴጅ ሁኔታ ውስጥ ይነፃፀራሉ። በፓራሜትሪክ ትንተና ውጤቶች እና የSMA ሽቦ ከመጠን በላይ የመሞቅ እድልን ለማስወገድ፣ ለተግባራዊው 11.2 ዋት ኃይል ቀርቧል። 7V እንደ የግቤት ቮልቴጅ ለማቅረብ ፕሮግራም ሊደረግ የሚችል የዲሲ የኃይል አቅርቦት ጥቅም ላይ ውሏል፣ እና በሽቦው ላይ የ1.6A ጅረት ተለክቷል። የአሁኑ ሲተገበር በድራይቭ የሚፈጠረው ኃይል እና የSDR የሙቀት መጠን ይጨምራል። የ7V የግቤት ቮልቴጅ ሲኖር፣ ከመጀመሪያው ዑደት የማስመሰል ውጤቶች እና የሙከራ ውጤቶች የተገኘው ከፍተኛው የውጤት ኃይል በቅደም ተከተል 78 N እና 96 N ነው። በሁለተኛው ዑደት፣ የማስመሰል እና የሙከራ ውጤቶች ከፍተኛው የውጤት ኃይል በቅደም ተከተል 150 N እና 105 N ነበር። በመዝጋት ኃይል መለኪያዎች እና በሙከራ ውሂብ መካከል ያለው ልዩነት የመዘጋት ኃይልን ለመለካት ጥቅም ላይ በሚውል ዘዴ ምክንያት ሊሆን ይችላል። በምስል 1 ላይ የሚታዩት የሙከራ ውጤቶች 5a የመቆለፊያ ኃይል መለኪያ ጋር ይዛመዳል፣ ይህም በተራው በምስል 2 ላይ እንደሚታየው የድራይቭ ዘንግ ከPACEline CFT/5kN piezoelectric force transducer ጋር ሲገናኝ የተለካ ነው። ስለዚህ፣ የድራይቭ ዘንግ በማቀዝቀዣው ዞን መጀመሪያ ላይ ከኃይል ዳሳሽ ጋር በማይገናኝበት ጊዜ፣ በምስል 2d ላይ እንደሚታየው ኃይሉ ወዲያውኑ ዜሮ ይሆናል። በተጨማሪም፣ በቀጣዮቹ ዑደቶች ውስጥ የኃይል መፈጠርን የሚነኩ ሌሎች መለኪያዎች የማቀዝቀዣ ጊዜ እሴቶች እና በቀድሞው ዑደት ውስጥ የኮንቬክቲቭ ሙቀት ዝውውር ኮፊሸንት ናቸው። ከምስል 2b፣ ከ15 ሰከንድ የማቀዝቀዣ ጊዜ በኋላ፣ የSMA ሽቦ ወደ ክፍል ሙቀት አለመድረሱ እና ስለዚህ በሁለተኛው የመንዳት ዑደት ውስጥ ከፍ ያለ የመጀመሪያ የሙቀት መጠን (\(40\,^{\circ}\hbox {C}\)) ከመጀመሪያው ዑደት ጋር ሲነጻጸር (\(25\, ^{\circ}\hbox {C}\)) እንደነበረው ማየት ይቻላል። ስለዚህ፣ ከመጀመሪያው ዑደት ጋር ሲነጻጸር፣ በሁለተኛው የማሞቂያ ዑደት ወቅት የSMA ሽቦ የሙቀት መጠን ቀደም ብሎ ወደ መጀመሪያው የኦስቲናይት የሙቀት መጠን (\(A_s\)) ይደርሳል እና በሽግግር ጊዜ ውስጥ ረዘም ላለ ጊዜ ይቆያል፣ ይህም ውጥረት እና ኃይል ያስከትላል። በሌላ በኩል፣ ከሙከራዎች እና ማስመሰያዎች የተገኙ የማሞቂያ እና የማቀዝቀዣ ዑደቶች ወቅት የሙቀት ስርጭቶች ከቴርሞግራፊክ ትንተና ምሳሌዎች ጋር ከፍተኛ ጥራት ያለው ተመሳሳይነት አላቸው። ከሙከራዎች እና ማስመሰያዎች የተገኙ የSMA ሽቦ የሙቀት መረጃ ንፅፅር ትንተና በማሞቂያ እና በማቀዝቀዣ ዑደቶች ወቅት ወጥነት እና ለሙከራ ውሂብ ተቀባይነት ባላቸው መቻቻል ውስጥ አሳይቷል። ከመጀመሪያው ዑደት የማስመሰል እና ሙከራዎች ውጤቶች የተገኘው የSMA ሽቦ ከፍተኛው የሙቀት መጠን \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) እና \(75\,^{\circ }\hbox {C}\፣ በቅደም ተከተል) ነው፣ እና በሁለተኛው ዑደት ውስጥ የSMA ሽቦ ከፍተኛው የሙቀት መጠን \(94\,^{\circ }\hbox {C}\) እና \(83\,^{\circ }\hbox {C}\) ነው። በመሠረታዊ ደረጃ የተዘጋጀው ሞዴል የቅርጽ ማህደረ ትውስታ ውጤት ተጽእኖን ያረጋግጣል። የድካም እና የሙቀት መጨመር ሚና በዚህ ግምገማ ውስጥ አልተገመገመም። ወደፊት ሞዴሉ የSMA ሽቦ የጭንቀት ታሪክን ለማካተት ይሻሻላል፣ ይህም ለምህንድስና አፕሊኬሽኖች የበለጠ ተስማሚ ያደርገዋል። ከሲሙሊንክ ብሎክ የተገኙት የድራይቭ ውፅዓት ኃይል እና የSMA የሙቀት ምቶች በ7 V የግቤት ቮልቴጅ ግፊት ሁኔታ ውስጥ በሙከራ መረጃው በሚፈቀደው መቻቻል ውስጥ ናቸው። ይህ የዳበረውን የሂሳብ ሞዴል ትክክለኛነት እና አስተማማኝነት ያረጋግጣል።
የሂሳብ ሞዴሉ በMathWorks Simulink R2020b አካባቢ ውስጥ በMethods ክፍል ውስጥ የተገለጹትን መሰረታዊ እኩልታዎች በመጠቀም ተዘጋጅቷል። በምስል 3b ላይ የሲሙሊንክ የሂሳብ ሞዴል የብሎክ ዲያግራም ያሳያል። ሞዴሉ በምስል 2a፣ ለ ላይ እንደሚታየው ለ7V የግቤት ቮልቴጅ ምት ተመስሏል። በሲሙሌቱ ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉት መለኪያዎች እሴቶች በሰንጠረዥ 1 ውስጥ ተዘርዝረዋል። የሽግግር ሂደቶች ማስመሰል ውጤቶች በስእል 1 እና 1 ውስጥ ቀርበዋል። ስእል 3a እና 4። በምስል 4a፣ ለ ውስጥ በSMA ሽቦ ውስጥ የተፈጠረውን ቮልቴጅ እና በአክዋቹ የተፈጠረውን ኃይል እንደ ጊዜ ተግባር ያሳያል። በተገላቢጦሽ ለውጥ (ማሞቂያ) ወቅት፣ የSMA ሽቦ ሙቀት፣ \(T < A_s^{\prime}\) (በጭንቀት የተደገፈ የ austenite ደረጃ ጅምር የሙቀት መጠን)፣ የ martensite መጠን ክፍልፋይ (\(\dot{\xi }\)) የለውጥ መጠን ዜሮ ይሆናል። በተገላቢጦሽ ለውጥ (ማሞቂያ) ወቅት፣ የSMA ሽቦ ሙቀት፣ \(T < A_s^{\prime}\) (በጭንቀት የተደገፈ የ austenite ደረጃ ጅምር የሙቀት መጠን)፣ የ martensite መጠን ክፍልፋይ (\(\dot{\ xi }\)) የለውጥ መጠን ዜሮ ይሆናል። Во время обратного превращения (нагрева), когда температура проволоки SMA, \(T
(ሀ) በSMA-based divalerate actuator ውስጥ የሙቀት ስርጭትን እና ውጥረትን የሚያስከትለውን የመገጣጠሚያ ሙቀት የሚያሳይ የማስመሰል ውጤት። የሽቦው ሙቀት በማሞቂያ ደረጃው ውስጥ የኦስቲናይት ሽግግር ሙቀትን ሲያቋርጥ፣ የተሻሻለው የኦስቲናይት ሽግግር ሙቀት መጨመር ይጀምራል፣ እና በተመሳሳይ፣ የሽቦው ዘንግ የሙቀት መጠን በማቀዝቀዝ ደረጃ ውስጥ የማርቴንሲቲክ ሽግግር ሙቀትን ሲያቋርጥ፣ የማርቴንሲቲክ ሽግግር የሙቀት መጠን ይቀንሳል። የማነቃቂያ ሂደቱን ትንታኔያዊ ሞዴሊንግ ለማድረግ SMA። (የሲሙሊንክ ሞዴልን እያንዳንዱን ንዑስ ስርዓት ዝርዝር ለማየት፣ የተጨማሪ ፋይሉን አባሪ ክፍል ይመልከቱ።)
ለተለያዩ የፓራሜትር ስርጭቶች የተተነተነው ውጤት ለ7V የግቤት ቮልቴጅ ሁለት ዑደቶች (10 ሰከንድ የማሞቂያ ዑደቶች እና 15 ሰከንድ የማቀዝቀዝ ዑደቶች) ይታያል። (ac) እና (e) በጊዜ ሂደት ስርጭቱን ሲያሳዩ፣ በሌላ በኩል (d) እና (f) ስርጭቱን በሙቀት ያሳያሉ። ለተዛማጅ የግቤት ሁኔታዎች፣ ከፍተኛው የታየው ውጥረት 106 MPa (ከ345 MPa ያነሰ፣ የሽቦ ምርት ጥንካሬ) ነው፣ ኃይሉ 150 N ነው፣ ከፍተኛው መፈናቀል 270 µm ነው፣ እና ዝቅተኛው የማርቴንሲቲክ መጠን ክፍልፋይ 0.91 ነው። በሌላ በኩል፣ የጭንቀት ለውጥ እና የሙቀት መጠን ያለው የማርቴንሳይት መጠን ክፍልፋይ ለውጥ ከሃይስቴሬሲስ ባህሪያት ጋር ተመሳሳይ ናቸው።
ተመሳሳይ ማብራሪያ ከኦስቴኒት ምዕራፍ ወደ ማርቴንሳይት ምዕራፍ ቀጥተኛ ለውጥ (ማቀዝቀዣ) ላይ ይሠራል፣ የSMA ሽቦ ሙቀት (T) እና የውጥረት-የተሻሻለው ማርቴንሳይት ምዕራፍ (\(M_f^{\prime}\ )) የመጨረሻ ሙቀት በጣም ጥሩ ነው። በምስል 4d፣f ላይ በSMA ሽቦ ውስጥ የተፈጠረውን ውጥረት (\(\sigma\)) እና የማርቴንሳይት (\(\xi\)) መጠን ክፍልፋይ ለውጥ ለሁለቱም የመንዳት ዑደቶች እንደ SMA ሽቦ (T) የሙቀት ለውጥ ተግባር ያሳያል። በምስል 3a ላይ በSMA ሽቦ የሙቀት መጠን ላይ ለውጥ በግቤት ቮልቴጅ ግፊት ላይ በመመስረት በጊዜ ሂደት ያሳያል። ከስዕሉ እንደሚታየው የሽቦው የሙቀት መጠን በዜሮ ቮልቴጅ እና በቀጣይ ኮንቬክቲቭ ማቀዝቀዣ የሙቀት ምንጭ በማቅረብ መጨመሩን ቀጥሏል። በማሞቅ ጊዜ፣ የማርቴንሳይት ወደ አውስተኒት ምዕራፍ እንደገና መለወጥ የሚጀምረው የSMA ሽቦ ሙቀት (T) በጭንቀት የተስተካከለውን የኦስተኒት ኒውክሊየሽን የሙቀት መጠን (\(A_s^{\prime}\)) ሲያቋርጥ ነው። በዚህ ደረጃ፣ የSMA ሽቦ ይጨመቃል እና አክተሩ ኃይል ያመነጫል። እንዲሁም በማቀዝቀዝ ጊዜ፣ የSMA ሽቦ (T) የሙቀት መጠን የጭንቀት የተሻሻለውን የማርቴንሳይት ምዕራፍ (\(M_s^{\prime}\)) የኒውክሊየሽን የሙቀት መጠን ሲያቋርጥ፣ ከኦስተኒት ምዕራፍ ወደ ማርቴንሳይት ምዕራፍ አዎንታዊ ሽግግር አለ። የመንዳት ኃይል ይቀንሳል።
በ SMA ላይ የተመሰረተው የቢሞዳል ድራይቭ ዋና ዋና የጥራት ገጽታዎች ከማስመሰል ውጤቶች ማግኘት ይቻላል። የቮልቴጅ ግፊት ግብዓት ሲኖር፣ የ SMA ሽቦ የሙቀት መጠን በጁል ማሞቂያ ውጤት ምክንያት ይጨምራል። የማርቴንሳይት መጠን ክፍልፋይ (\(\xi\)) የመጀመሪያ እሴት ወደ 1 ተቀናብሯል፣ ምክንያቱም ቁሱ መጀመሪያ ላይ ሙሉ በሙሉ ማርቴንሳይቲክ ደረጃ ላይ ስለሆነ። ሽቦው ማሞቅ ሲቀጥል፣ የ SMA ሽቦ የሙቀት መጠን ከጭንቀት የተስተካከለውን የኦስቲኔይት ኒውክሊየሽን የሙቀት መጠን \(A_s^{\prime}\) ያልፋል፣ ይህም በምስል 4c ላይ እንደሚታየው የማርቴንሳይት መጠን ክፍልፋይ ይቀንሳል። በተጨማሪም፣ በምስል 4e ላይ የአክተተሩን የጭረት ስርጭት በጊዜ እና በምስል 5 - እንደ ጊዜ ተግባር - ያሳያል። ተዛማጅ የእኩልታዎች ስርዓት የሙቀት መጠን፣ የማርቴንሳይት መጠን ክፍልፋይ እና በሽቦው ውስጥ የሚፈጠረውን ውጥረት ያካትታል፣ ይህም የ SMA ሽቦ እና በአክተተሩ የሚፈጠረውን ኃይል ያስከትላል። በምስል 4 ላይ እንደሚታየው። 4d,f፣ የቮልቴጅ ልዩነት ከሙቀት እና ከሙቀት ጋር የማርቴንሳይት መጠን ክፍልፋይ ልዩነት ከሙቀት ጋር ከ SMA የሃይስቴሬሲስ ባህሪያት ጋር ይዛመዳል፣ ይህም በ7 V ላይ በተመሰለው ጉዳይ ላይ ነው።
የመንዳት መለኪያዎች ንጽጽር የተገኘው በሙከራዎች እና በትንታኔ ስሌቶች ነው። ሽቦዎቹ ለ10 ሰከንዶች በ7 ቮልት ግፊት የግብዓት ቮልቴጅ ተገጥሟቸዋል፣ ከዚያም በሁለት ዑደቶች ውስጥ ለ15 ሰከንዶች (የማቀዝቀዣ ደረጃ) ቀዝቅዘዋል። የፒኔት አንግል ወደ \(40^{\circ}\) ተቀናብሯል እና በእያንዳንዱ ነጠላ የፒን እግር ውስጥ ያለው የSMA ሽቦ የመጀመሪያ ርዝመት ወደ 83 ሚሜ ተቀናብሯል። (ሀ) የመንዳት ኃይልን በጭነት ሴል መለካት (ለ) የሽቦ ሙቀትን በሙቀት ኢንፍራሬድ ካሜራ መከታተል።
የፊዚካል መለኪያዎች በድራይቭ በሚፈጠረው ኃይል ላይ ያላቸውን ተጽእኖ ለመረዳት፣ የሂሳብ ሞዴል ለተመረጡት ፊዚካል መለኪያዎች ስሜታዊነት ትንተና ተካሂዷል፣ እና መለኪያዎቹ እንደ ተፅዕኖያቸው ደረጃ ተሰጥቷቸዋል። በመጀመሪያ፣ የሞዴል መለኪያዎች ናሙና የተከናወነው ወጥ የሆነ ስርጭትን የሚከተሉ የሙከራ ዲዛይን መርሆዎችን በመጠቀም ነው (በስሜት ህዋሳት ትንተና ላይ ተጨማሪ ክፍልን ይመልከቱ)። በዚህ ሁኔታ፣ የሞዴል መለኪያዎች የግብዓት ቮልቴጅ (\(V_{in}\))፣ የመጀመሪያ SMA የሽቦ ርዝመት (\(l_0\))፣ የሶስት ማዕዘን አንግል (\(\alpha\))፣ የባይካል ስፕሪንግ ቋሚ (\(K_x\))፣ የኮንቬክቲቭ የሙቀት ማስተላለፊያ ኮፊሸንት (\(h_T\)) እና የአንድዮሞዳል ቅርንጫፎች ብዛት (n) ያካትታሉ። በሚቀጥለው ደረጃ፣ የጡንቻ ጥንካሬ እንደ የጥናት ዲዛይን መስፈርት ተመርጧል እና የእያንዳንዱ የተለዋዋጭ ስብስብ በጥንካሬ ላይ ያላቸው ፓራሜትሪክ ውጤቶች ተገኝተዋል። ለስሜት ህዋሳት ትንተና የሚሆኑ የቶርኖን ፕላቶች የተገኙት ለእያንዳንዱ መለኪያ ከተያያዘው የትስስር ኮፊሸንት ነው፣ በምስል 6a ላይ እንደሚታየው።
(ሀ) የሞዴል መለኪያዎች የትስስር ኮፊሸንት እሴቶች እና ከላይ በተጠቀሱት የሞዴል መለኪያዎች ከፍተኛ የውጤት ኃይል ላይ ያላቸው ተጽእኖ በቶርኖን ሴራ ውስጥ ይታያል። ግራፉ የበርካታ አመልካቾችን የደረጃ ትስስር ያሳያል። \(V_{in}\) አዎንታዊ ትስስር ያለው ብቸኛው መለኪያ መሆኑን እና \(l_0\) ከፍተኛ አሉታዊ ትስስር ያለው መለኪያ መሆኑን ግልጽ ነው። በተለያዩ ውህዶች ውስጥ ያሉ የተለያዩ መለኪያዎች በጡንቻ ጥንካሬ ላይ በ (b፣ c) ውስጥ ይታያል። \(K_x\) ከ400 እስከ 800 N/m እና n ከ4 እስከ 24 ይደርሳል። ቮልቴጅ (\(V_{in}\)) ከ4V ወደ 10V ተቀይሯል፣ የሽቦ ርዝመት (\(l_{0 } \)) ከ40 ወደ 100 ሚሜ ተቀይሯል፣ እና የጅራት አንግል (\(\alpha \)) ከ \ (20 - 60 \, ^ {\circ }\) ይለያያል።
በምስል 6a ላይ ለእያንዳንዱ መለኪያ የተለያዩ የትስስር ኮፊሸንቶችን የያዘ የቶርኔዶ ሴራ ከከፍተኛ ድራይቭ ኃይል ዲዛይን መስፈርቶች ጋር ያሳያል። ከምስል 6a ላይ የቮልቴጅ መለኪያ (\(V_{in}\)) በቀጥታ ከከፍተኛው የውጤት ኃይል ጋር የተያያዘ መሆኑን እና ኮንቬክቲቭ የሙቀት ማስተላለፊያ ኮፊሸንት (\(h_T\))፣ የነበልባል አንግል (\(\alpha\))፣ የመፈናቀል ስፕሪንግ ቋሚ (\(K_x\)) ከSMA ሽቦ የውጤት ኃይል እና የመጀመሪያ ርዝመት (\(l_0\)) ጋር አሉታዊ በሆነ መልኩ የተቆራኘ መሆኑን እና የዩኒሞዳል ቅርንጫፎች (n) ቁጥር ጠንካራ የተገላቢጦሽ ትስስርን ያሳያል። በቀጥታ ትስስር ሁኔታ የቮልቴጅ ትስስር ኮፊሸንት (\(V_ {in}\)) ከፍ ያለ እሴት ሲኖር ይህ መለኪያ በሃይል ውፅዓት ላይ ከፍተኛውን ተጽዕኖ እንዳለው ያሳያል። ሌላ ተመሳሳይ ትንተና በምስል 6b፣ c ላይ እንደሚታየው በሁለቱ የስሌት ቦታዎች የተለያዩ ጥምረት ውስጥ የተለያዩ መለኪያዎችን ውጤት በመገምገም የጫፍ ኃይልን ይለካል። \(V_{in}\) እና \(l_0\)፣ \(\alpha\) እና \(l_0\) ተመሳሳይ ቅጦች አሏቸው፣ እና ግራፉ \(V_{in}\) እና \(\alpha\) እና \(\alpha\) ተመሳሳይ ቅጦች እንዳላቸው ያሳያል። የ\(l_0\) ትናንሽ እሴቶች ከፍተኛ የከፍተኛ ኃይሎችን ያስከትላሉ። ሌሎቹ ሁለት ንድፎች ከምስል 6a ጋር የሚጣጣሙ ናቸው፣ n እና \(K_x\) አሉታዊ በሆነ መልኩ የተገናኙ እና \(V_{in}\) በአዎንታዊ መልኩ የተገናኙ ናቸው። ይህ ትንተና የድራይቭ ስርዓቱ የውጤት ኃይል፣ ምት እና ቅልጥፍና ከፍላጎቶች እና አተገባበር ጋር የሚስማሙበትን የተፅዕኖ መለኪያዎችን ለመግለጽ እና ለማስተካከል ይረዳል።
የአሁኑ የምርምር ሥራ የN ደረጃዎች ያላቸውን ተዋረዳዊ ድራይቮች ያስተዋውቃል እና ይመረምራል። በምስል 7a ላይ እንደሚታየው፣ በመጀመሪያው ደረጃ አክቲቬተር ውስጥ ካለው እያንዳንዱ የSMA ሽቦ ይልቅ፣ በምስል 9e ላይ እንደሚታየው ባለ ሁለት ደረጃ ተዋረዳዊ ዝግጅት ይደረጋል። በምስል 7c ላይ የSMA ሽቦ በረጅም አቅጣጫ ብቻ በሚንቀሳቀስ ተንቀሳቃሽ ክንድ (ረዳት ክንድ) ዙሪያ እንዴት እንደሚታጠፍ ያሳያል። ሆኖም፣ ዋናው ተንቀሳቃሽ ክንድ ልክ እንደ 1ኛው ደረጃ ባለብዙ ደረጃ አክቲቬተር ተንቀሳቃሽ ክንድ በተመሳሳይ መንገድ መንቀሳቀሱን ይቀጥላል። በተለምዶ፣ የN-ደረጃ ድራይቭ የሚፈጠረው \(N-1\) ደረጃ SMA ሽቦን በአንደኛ ደረጃ ድራይቭ በመተካት ነው። በዚህም ምክንያት፣ እያንዳንዱ ቅርንጫፍ ሽቦውን ራሱ የሚይዘው ቅርንጫፍ ካልሆነ በስተቀር የመጀመሪያውን ደረጃ ድራይቭ ይኮርጃል። በዚህ መንገድ፣ ከዋና ድራይቮች ኃይሎች ብዙ ጊዜ የሚበልጡ ኃይሎችን የሚፈጥሩ ጎጆ ያላቸው መዋቅሮች ሊፈጠሩ ይችላሉ። በዚህ ጥናት፣ ለእያንዳንዱ ደረጃ፣ በምስል 7d ላይ ባለው የሰንጠረዥ ቅርጸት እንደሚታየው፣ 1 ሜትር የሆነ አጠቃላይ ውጤታማ የSMA ሽቦ ርዝመት ግምት ውስጥ ገብቷል። በእያንዳንዱ ነጠላ ሽቦ ውስጥ በእያንዳንዱ ሽቦ ውስጥ ያለው ጅረት እና በእያንዳንዱ SMA ሽቦ ክፍል ውስጥ ያለው ፕሬስትራክሽን እና ቮልቴጅ በእያንዳንዱ ደረጃ ተመሳሳይ ናቸው። በእኛ ትንታኔ ሞዴል መሠረት የውጤት ኃይል ከደረጃው ጋር በአዎንታዊ መልኩ የተቆራኘ ሲሆን መፈናቀሉ ግን አሉታዊ በሆነ መልኩ የተቆራኘ ነው። በተመሳሳይ ጊዜ በመፈናቀሉ እና በጡንቻ ጥንካሬ መካከል ልውውጥ ነበር። በምስል 7ለ ላይ እንደሚታየው ከፍተኛው ኃይል በትልቁ የንብርብሮች ብዛት ሲገኝ፣ ትልቁ መፈናቀሉ በዝቅተኛው ንብርብር ውስጥ ይታያል። የተዋረድ ደረጃ ወደ \(N=5\) ሲዋቀር፣ 2 የታዩ ስትሮኮች \(\upmu\)m ጋር 2.58 kN ከፍተኛ የጡንቻ ኃይል ተገኝቷል። በሌላ በኩል፣ የመጀመሪያው ደረጃ ድራይቭ በ277 \(\upmu\)m ስትሮክ ላይ 150 N ኃይል ያመነጫል። ባለብዙ ደረጃ አክቲቪተሮች እውነተኛ ባዮሎጂያዊ ጡንቻዎችን መምሰል ይችላሉ፣ እዚያም በቅርጽ ማህደረ ትውስታ ቅይጥ ላይ የተመሰረቱ አርቲፊሻል ጡንቻዎች ትክክለኛ እና ቀጭን እንቅስቃሴዎችን በመጠቀም ከፍተኛ ኃይሎችን ማመንጨት ይችላሉ። የዚህ አነስተኛ ዲዛይን ውስንነቶች ተዋረድ እየጨመረ ሲሄድ እንቅስቃሴው በእጅጉ ይቀንሳል እና የድራይቭ ማምረቻ ሂደቱ ውስብስብነት ይጨምራል።
(ሀ) ባለ ሁለት ደረጃ (\(N=2\)) የተደራረበ የቅርጽ ሜሞሪ ቅይጥ መስመራዊ አክቲቬተር ሲስተም በቢሞዳል ውቅር ውስጥ ይታያል። የቀረበው ሞዴል የሚገኘው በመጀመሪያው ደረጃ በተደራረበ አክቲቬተር ውስጥ ያለውን የSMA ሽቦ በሌላ ነጠላ ደረጃ በተደራረበ አክቲቬተር በመተካት ነው። (ሐ) የሁለተኛው ደረጃ ባለብዙ ሽፋን አክቲቬተር የተዛባ ውቅር። (ለ) በደረጃዎች ብዛት ላይ በመመስረት የኃይሎች እና መፈናቀሎች ስርጭት ተገልጿል። የአክቲቬተሩ ጫፍ ኃይል በግራፉ ላይ ካለው የመለኪያ ደረጃ ጋር በአዎንታዊ መልኩ የተቆራኘ ሲሆን፣ ስትሮኩ ደግሞ ከመጠን ደረጃ ጋር አሉታዊ በሆነ መልኩ የተቆራኘ ነው። በእያንዳንዱ ሽቦ ውስጥ ያለው የአሁኑ እና የቅድመ-ቮልቴጅ በሁሉም ደረጃዎች ቋሚ ሆኖ ይቆያል። (መ) ሰንጠረዡ የቧንቧዎችን ብዛት እና የSMA ሽቦ (ፋይበር) ርዝመት በእያንዳንዱ ደረጃ ያሳያል። የሽቦዎቹ ባህሪያት በመረጃ ጠቋሚ 1 ተጠቁመዋል፣ እና የሁለተኛ ደረጃ ቅርንጫፎች ብዛት (ከዋናው እግር ጋር የተገናኘ) በንዑስ ጽሑፉ ውስጥ ባለው ትልቁ ቁጥር ይገለጻል። ለምሳሌ፣ በደረጃ 5፣ \(n_1\) በእያንዳንዱ ባለ ሁለትዮሽ መዋቅር ውስጥ የሚገኙትን የSMA ሽቦዎች ብዛት ያመለክታል፣ እና \(n_5\) የረዳት እግሮችን ብዛት (ከዋናው እግር ጋር የተገናኘ) ያመለክታል።
በርካታ ተመራማሪዎች የSMAዎችን ባህሪ ከቅርጽ ማህደረ ትውስታ ጋር ለመምሰል የተለያዩ ዘዴዎችን አቅርበዋል፣ ይህም ከደረጃ ሽግግር ጋር ተያይዞ ባለው የክሪስታል መዋቅር ውስጥ ባሉ ማክሮስኮፒክ ለውጦች ጋር በሚዛመዱት ቴርሞሜካኒካል ባህሪያት ላይ የተመሰረተ ነው። የኮንስቲቱቲቭ ዘዴዎች አቀነባበር በተፈጥሮው ውስብስብ ነው። በብዛት ጥቅም ላይ የዋለው የፊኖሜኖሎጂ ሞዴል በታናካ28 የቀረበ ሲሆን በኢንጂነሪንግ አፕሊኬሽኖች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል። በታናካ [28] የቀረበው የፊኖሜኖሎጂ ሞዴል የማርቴንሳይት መጠን ክፍልፋይ የሙቀት እና የጭንቀት ገላጭ ተግባር እንደሆነ ይገምታል። በኋላ፣ ሊያንግ እና ሮጀርስ29 እና ብሪንሰን30 የደረጃ ሽግግር ተለዋዋጭነት የቮልቴጅ እና የሙቀት መጠን የኮሳይን ተግባር እንደሆነ የሚገመትበትን ሞዴል አቅርበዋል፣ ይህም በሞዴሉ ላይ ትንሽ ለውጦች አሉት። ቤከር እና ብሪንሰን የSMA ቁሳቁሶችን ባህሪ በዘፈቀደ የመጫኛ ሁኔታዎች እና ከፊል ሽግግሮች ለመምሰል የደረጃ ንድፍ ላይ የተመሠረተ ኪነቲክ ሞዴል አቅርበዋል። ባነርጄይ32 በኤላሂኒያ እና አህመድያን33 የተገነባውን ነጠላ የነፃነት ማኒፑለተር ለማስመሰል የቤከር እና የብሪንሰን31 የደረጃ ንድፍ ተለዋዋጭነት ዘዴን ይጠቀማል። በደረጃ ዲያግራሞች ላይ የተመሰረቱ የኪነቲክ ዘዴዎች፣ ይህም በቮልቴጅ እና በሙቀት መካከል ያለውን ሞኖቶኒክ ያልሆነ ለውጥ ግምት ውስጥ በማስገባት፣ በምህንድስና አፕሊኬሽኖች ውስጥ ለመተግበር አስቸጋሪ ነው። ኤላኪኒያ እና አህመዲያን አሁን ባሉ የፊኖሜኖሎጂ ሞዴሎች ላይ ባሉ ድክመቶች ላይ ትኩረት ይስባሉ እና በማንኛውም ውስብስብ የመጫኛ ሁኔታዎች ውስጥ የቅርጽ ማህደረ ትውስታ ባህሪን ለመተንተን እና ለመግለጽ የተራዘመ የፊኖሜኖሎጂ ሞዴል ያቀርባሉ።
የSMA ሽቦ መዋቅራዊ ሞዴል የSMA ሽቦን ውጥረት (\(\sigma\)፣ ውጥረት (\(\epsilon\))፣ የሙቀት መጠን (T) እና የማርቴንሳይት መጠን ክፍልፋይ (\(\xi\)) ይሰጣል። የፊኖሜኖሎጂካል ኮንስቲቱቲቭ ሞዴል ለመጀመሪያ ጊዜ የቀረበው በታናካ28 ሲሆን በኋላም በLiang29 እና Brinson30 ተቀባይነት አግኝቷል። የእኩልታው ተዋጽኦ የሚከተለው ቅጽ አለው፡
E የ"ደረጃ ጥገኛ" የSMA ያንግ ሞዱለስ ሲሆን \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) እና \(E_A\) እና \(E_M\) በመጠቀም የተገኘው የ"ደረጃ ጥገኛ" የSMA ያንግ ሞዱለስ ሲሆን የ"Young" ሞዱለስን የሚወክሉ ኦስቲኒቲክ እና ማርቴንሲቲክ ደረጃዎች ሲሆኑ የሙቀት መስፋፋት ኮፊሸንት በ"\(\theta _T\" ይወከላል። የ"ደረጃ ሽግግር" አስተዋፅዖ ፋክተር \(\Omega = -E \epsilon _L\) እና \(\epsilon _L\) በSMA ሽቦ ውስጥ ከፍተኛው ሊመለስ የሚችል ውጥረት ነው።
የደረጃ ተለዋዋጭነት እኩልታ በLiang29 ከተሰራው እና በኋላም በTanaka28 ከቀረበው የኤክስፖኔንሲቭ ተግባር ይልቅ በብሪንሰን30 ከተቀበለው የኮሳይን ተግባር ጋር ይጣጣማል። የደረጃ ሽግግር ሞዴል በElakhinia እና Ahmadian34 የቀረበው ሞዴል ማራዘሚያ ሲሆን በLiang29 እና Brinson30 በተሰጡት የደረጃ ሽግግር ሁኔታዎች ላይ ተመስርቶ የተሻሻለ ነው። ለዚህ የደረጃ ሽግግር ሞዴል ጥቅም ላይ የዋሉት ሁኔታዎች ውስብስብ በሆኑ ቴርሞሜካኒካል ጭነቶች ስር የሚሰሩ ናቸው። በእያንዳንዱ የጊዜ ቅጽበት፣ የማርቴንሳይት የድምጽ ክፍልፋይ እሴት የሚሰላው የተዋሃደ እኩልታ ሞዴልን ሲቀርጽ ነው።
በማሞቂያ ሁኔታዎች ውስጥ ማርቴንሳይት ወደ ኦስቲኔት በመቀየር የሚገለጸው የአስተዳደር ዳግም ለውጥ እኩልታ እንደሚከተለው ነው፡
\(\xi\) የማርቴንሳይት የድምጽ ክፍልፋይ ሲሆን፣ \(\xi _M\) ከማሞቅ በፊት የተገኘው የማርቴንሳይት የድምጽ ክፍልፋይ ሲሆን፣ \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\)፣ \(\displaystyle b_A = -a_A/C_A\) እና \(C_A\) - የኩርባ ግምታዊ መለኪያዎች፣ T - SMA የሽቦ ሙቀት፣ \(A_s\) እና \(A_f\) - የኦስቲናይት ምዕራፍ መጀመሪያ እና መጨረሻ በቅደም ተከተል የሙቀት መጠን።
የኦስቴኒት ወደ ማርቴንሳይት በሚቀዘቅዝበት ወቅት በሚደረገው የደረጃ ሽግግር የሚወከለው የቀጥታ ትራንስፎርሜሽን መቆጣጠሪያ እኩልታ፡
የት \(\xi _A\) ከማቀዝቀዝ በፊት የተገኘው የማርቴንሳይት መጠን ክፍልፋይ ሲሆን፣ \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) እና \(C_M \) - የኩርባ ተስማሚ መለኪያዎች፣ T - SMA የሽቦ ሙቀት፣ \(M_s\) እና \(M_f\) - የመጀመሪያ እና የመጨረሻ የማርቴንሳይት የሙቀት መጠኖች በቅደም ተከተል።
እኩልታዎች (3) እና (4) ከተለዩ በኋላ፣ የተገላቢጦሽ እና ቀጥተኛ የለውጥ እኩልታዎች ወደሚከተለው ቅጽ ቀለል ይላሉ፡
ወደፊት እና ወደኋላ በሚደረግ ሽግግር ወቅት \(\eta _{\sigma}\) እና \(\eta _{T}\) የተለያዩ እሴቶችን ይወስዳሉ። ከ\(\eta _{\sigma}\) እና \(\eta _{T}\) ጋር የተያያዙት መሰረታዊ እኩልታዎች በተጨማሪ ክፍል ውስጥ ተወስደዋል እና በዝርዝር ተብራርተዋል።
የSMA ሽቦን የሙቀት መጠን ለመጨመር የሚያስፈልገው የሙቀት ኃይል የሚመጣው ከጆውሌ የማሞቂያ ውጤት ነው። በSMA ሽቦ የሚወሰደው ወይም የሚለቀቀው የሙቀት ኃይል በዝግታ የለውጥ ሙቀት ይወከላል። በSMA ሽቦ ውስጥ ያለው የሙቀት መጥፋት የሚከሰተው በግዳጅ ኮንቬክሽን ምክንያት ነው፣ እና የጨረር ቸልተኛ ውጤት ከግምት ውስጥ በማስገባት የሙቀት ኃይል ሚዛን እኩልታው እንደሚከተለው ነው፡
\(m_{wire}\) የSMA ሽቦ አጠቃላይ ክብደት ሲሆን፣ \(c_{p}\) የSMA የተወሰነ የሙቀት አቅም ሲሆን፣ \(V_{in}\) በሽቦው ላይ የሚተገበረው ቮልቴጅ ሲሆን፣ \(R_{ohm} \ ) - በደረጃ ላይ የተመሰረተ የመቋቋም አቅም SMA፣ እንደሚከተለው ይገለጻል፤ \(R_{ohm} = (l/A_{cross})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\ )፣ \(r_M\ ) እና \(r_A\) በማርቴንሳይት እና ኦስቲኔት ውስጥ የSMA ደረጃ የመቋቋም አቅም ሲሆኑ፣ \(A_{c}\) የSMA ሽቦ የገጽታ ስፋት ሲሆን፣ \(\Delta H \) የቅርጽ ማህደረ ትውስታ ቅይጥ ነው። የሽቦው የሽግግር ድብቅ ሙቀት፣ T እና \(T_{\infty}\) በቅደም ተከተል የSMA ሽቦ እና የአካባቢው የሙቀት መጠኖች ናቸው።
የቅርጽ ሜሞሪ ቅይጥ ሽቦ ሲነቃ፣ ሽቦው ይጨመቃል፣ የፋይበር ኃይል በሚባለው የቢሞዳል ዲዛይን በእያንዳንዱ ቅርንጫፍ ውስጥ ኃይል ይፈጥራል። በእያንዳንዱ የSMA ሽቦ ክር ውስጥ ያሉት የፋይበሮች ኃይሎች አንድ ላይ ሆነው የሚንቀሳቀሱትን የጡንቻ ኃይል ይፈጥራሉ፣ በምስል 9e ላይ እንደሚታየው። አድልዎ የሚፈጥር ስፕሪንግ በመኖሩ ምክንያት፣ የNth ባለብዙ ንብርብር አክቲቬተር አጠቃላይ የጡንቻ ኃይል፡
\(N = 1\)ን ወደ እኩልታ (7) በመተካት፣ የመጀመሪያው ደረጃ የቢሞዳል ድራይቭ ፕሮቶታይፕ የጡንቻ ጥንካሬ እንደሚከተለው ሊገኝ ይችላል፡
n የአንድዮዳሌ እግሮች ብዛት ሲሆን፣ \(F_m\) በድራይቭ የሚመነጨው የጡንቻ ኃይል ሲሆን፣ \(F_f\) በSMA ሽቦ ውስጥ ያለው የፋይበር ጥንካሬ ሲሆን፣ \(K_x\) ደግሞ የአድልዎ ጥንካሬ ነው። ስፕሪንግ፣ \(\alpha\) የሶስት ማዕዘን አንግል ሲሆን፣ \(x_0\) ደግሞ የSMA ኬብሉን በቅድመ-ውጥረት ቦታ ላይ ለማቆየት የአድልዎ ስፕሪንግ የመጀመሪያ ማካካሻ ሲሆን፣ \(\Delta x\) ደግሞ የአክቱተር ጉዞ ነው።
የድራይቭ (\(\Delta x\)) አጠቃላይ መፈናቀል ወይም እንቅስቃሴ በNth ደረጃ SMA ሽቦ ላይ ባለው ቮልቴጅ (\(\\sigma\)) እና ውጥረት (\(\\epsilon\)) ላይ በመመስረት፣ ድራይቭው ወደ (ምስል. የውጤቱ ተጨማሪ ክፍል ይመልከቱ) ተዋቅሯል፡
የኪነማቲክ እኩልታዎች በድራይቭ ዲፎርሜሽን (\(\epsilon\)) እና በዲስፖዚሽን ወይም በዲስፖዚሽን (\(\Delta x\)) መካከል ያለውን ግንኙነት ይሰጣሉ። የአርብ ሽቦ እንደ መጀመሪያው የአርብ ሽቦ ርዝመት (\(l_0\)) እና በማንኛውም ጊዜ በአንድ ዩኒሞዳል ቅርንጫፍ ውስጥ የሽቦው ርዝመት (l) ተግባር መበላሸት እንደሚከተለው ነው፡
በምስል 8 ላይ እንደሚታየው \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) የኮሳይን ፎርሙላ በ\(\Delta\)ABB ' ውስጥ በመተግበር የሚገኝበት ቦታ። ለመጀመሪያው ደረጃ ድራይቭ (\(N = 1\))፣ \(\Delta x_1\) \(\Delta x\) \(\Alpha _1\) \(\alpha \) በምስል 8 ላይ እንደሚታየው፣ ጊዜውን ከእኩልታ (11) በመለየት እና የl እሴትን በመተካት፣ የውጥረት መጠኑ እንደሚከተለው ሊጻፍ ይችላል፡
\(l_0\) የSMA ሽቦ የመጀመሪያ ርዝመት ሲሆን፣ l በማንኛውም ጊዜ የሽቦው ርዝመት t በአንድ ዩኒሞዳል ቅርንጫፍ ውስጥ ሲሆን፣ \(\epsilon\) በSMA ሽቦ ውስጥ የተገነባው መበስበስ ሲሆን፣ \(\alpha \) ደግሞ የትሪያንግል አንግል ሲሆን፣ \(\Delta x\) ደግሞ የመንዳት ማካካሻ ነው (በስእል 8 እንደሚታየው)።
በዚህ ምስል ውስጥ ያሉት ሁሉም n ነጠላ-ጫፍ መዋቅሮች (\(n=6\)) በተከታታይ ከ \(V_{in}\) ጋር እንደ የግቤት ቮልቴጅ ተያይዘዋል። ደረጃ I፡ በዜሮ ቮልቴጅ ሁኔታዎች ስር ባለ ሁለት ሞዳል ውቅር ውስጥ የSMA ሽቦ ንድፍ ዲያግራም ደረጃ II፡ በቀይ መስመር እንደሚታየው የSMA ሽቦ በተገላቢጦሽ ልወጣ ምክንያት የተጨመቀበት ቁጥጥር የሚደረግበት መዋቅር ይታያል።
እንደ ጽንሰ-ሀሳብ ማረጋገጫ፣ በሙከራ ውጤቶች አማካኝነት ከስር ያሉትን እኩልታዎች የተመሰለውን የመነሻ ውጤት ለመፈተሽ በSMA ላይ የተመሠረተ ባለ ሁለት ሞዳል ድራይቭ ተዘጋጅቷል። የቢሞዳል መስመራዊ አክቲቬተር የCAD ሞዴል በምስል 9a ላይ ይታያል። በሌላ በኩል፣ በምስል 9c ላይ ባለ ሁለት-ፕላን SMA-based አክቲቬተር ባለ ሁለት ሞገድ መዋቅር ያለው አንቀሳቃሽ በመጠቀም ለሚሽከረከር ፕሪስማቲክ ግንኙነት የቀረበ አዲስ ዲዛይን ያሳያል። የድራይቭ ክፍሎቹ የተገነቡት በUltimaker 3 Extended 3D አታሚ ላይ ተጨማሪ ማምረቻን በመጠቀም ነው። ለ3D ክፍሎች ህትመት የሚውለው ቁሳቁስ ፖሊካርቦኔት ሲሆን ለሙቀት መቋቋም ለሚችሉ ቁሳቁሶች ተስማሚ ነው ምክንያቱም ጠንካራ፣ ዘላቂ እና ከፍተኛ የመስታወት ሽግግር ሙቀት (110-113 \(^{\circ }\) C)። በተጨማሪም፣ Dynalloy, Inc. Flexinol ቅርጽ ያለው የማህደረ ትውስታ ቅይጥ ሽቦ በሙከራዎቹ ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል፣ እና ከFlexinol ሽቦ ጋር የሚዛመዱ የቁሳቁስ ባህሪያት በሲሙሌሽኖቹ ውስጥ ጥቅም ላይ ውለዋል። በርካታ የSMA ሽቦዎች በጡንቻዎች ውስጥ በሁለትዮሽ አደረጃጀት ውስጥ የሚገኙ ክሮች ሆነው የተደረደሩ ሲሆን ይህም በምስል 9ለ፣ መ ላይ እንደሚታየው ባለብዙ ንብርብር አንቀሳቃሾች የሚመነጩትን ከፍተኛ ኃይሎች ለማግኘት ነው።
በስእል 9a ላይ እንደሚታየው፣ በተንቀሳቃሽ ክንድ SMA ሽቦ የተፈጠረው አጣዳፊ አንግል አንግል (\(\alpha\) ይባላል። የተርሚናል ክላምፕስ ከግራ እና ቀኝ ክላምፕስ ጋር ተያይዘው፣ የSMA ሽቦ በሚፈለገው ባለሁለት ሞዳል አንግል ይያዛል። በስፕሪንግ ማገናኛ ላይ የተያዘው የባይዞል ስፕሪንግ መሳሪያ የተለያዩ የባይዞል ስፕሪንግ ኤክስቴንሽን ቡድኖችን በSMA ፋይበር ብዛት (n) መሰረት ለማስተካከል የተነደፈ ነው። በተጨማሪም፣ የሚንቀሳቀሱ ክፍሎች ቦታ የSMA ሽቦ ለግዳጅ ኮንቬክሽን ማቀዝቀዣ ከውጭ አካባቢ ጋር እንዲጋለጥ የተነደፈ ነው። የሚላቀቁ ስብስቦች የላይኛው እና የታችኛው ሳህኖች ክብደትን ለመቀነስ በተዘጋጁ የተወጡ የተቆረጡ ቁርጥራጮች የSMA ሽቦ እንዲቀዘቅዝ ይረዳሉ። በተጨማሪም፣ የCMA ሽቦ ሁለቱም ጫፎች በቅደም ተከተል በግራ እና በቀኝ ተርሚናሎች ላይ በክራምፕ አማካኝነት ተስተካክለዋል። ከላይ እና ከታች ሳህኖች መካከል ያለውን ክፍተት ለመጠበቅ አንድ ፕለገር ከተንቀሳቃሽ ስብሰባው አንድ ጫፍ ጋር ተያይዟል። ፕለገር እንዲሁም የSMA ሽቦ ሲነቃ የማገጃ ኃይልን ለመለካት በእውቂያ በኩል ወደ ዳሳሹ የማገጃ ኃይል ለመተግበር ይጠቅማል።
የቢሞዳል ጡንቻ መዋቅር SMA በተከታታይ በኤሌክትሪክ የተገናኘ እና በግቤት ምት ቮልቴጅ የሚንቀሳቀስ ነው። በቮልቴጅ የልብ ምት ዑደት ወቅት፣ ቮልቴጅ ሲተገበር እና የSMA ሽቦ ከኦስቲናይት የመጀመሪያ የሙቀት መጠን በላይ ሲሞቅ፣ በእያንዳንዱ ክር ውስጥ ያለው የሽቦ ርዝመት ያሳጥራል። ይህ መመለሻ የሚንቀሳቀሰውን ክንድ ንዑስ ስብስብ ያነቃቃል። ቮልቴጁ በተመሳሳይ ዑደት ውስጥ ዜሮ ሲደረግ፣ የሚሞቀው የSMA ሽቦ ከማርቴንሳይት ወለል የሙቀት መጠን በታች እንዲቀዘቅዝ ተደርጓል፣ በዚህም ወደ መጀመሪያው ቦታው ይመለሳል። በዜሮ የጭንቀት ሁኔታዎች ውስጥ፣ የSMA ሽቦ መጀመሪያ በተዘዋዋሪ መንገድ ወደተለየው የማርቴንሳይቲክ ሁኔታ ለመድረስ በዳያላይዝ ስፕሪንግ ይዘረጋል። የSMA ሽቦ የሚያልፍበት ዊንጣ፣ የቮልቴጅ ምትን ወደ SMA ሽቦ በመተግበር የተፈጠረውን መጭመቂያ ምክንያት ይንቀሳቀሳል (SPA ወደ አውስቲናይት ደረጃ ይደርሳል)፣ ይህም ወደ ተንቀሳቃሽ ሊቨር እንቅስቃሴ ይመራል። የSMA ሽቦ ወደ ኋላ ሲመለስ፣ የዳያላይዝ ስፕሪንግ ጸደይውን የበለጠ በመዘርጋት ተቃራኒ ኃይል ይፈጥራል። በኃይል ቮልቴጅ ውስጥ ያለው ውጥረት ዜሮ ሲሆን፣ የSMA ሽቦው በግዳጅ ኮንቬክሽን ማቀዝቀዣ ምክንያት ይረዝማል እና ቅርፁን ይለውጣል፣ ይህም ድርብ ማርቴንሲቲክ ደረጃ ላይ ይደርሳል።
የቀረበው በSMA ላይ የተመሠረተ መስመራዊ አክቲቬተር ሲስተም የSMA ሽቦዎች አንግል ያላቸውበት ባለ ሁለት ሞዳል ውቅር አለው። (ሀ) የፕሮቶታይፑን የCAD ሞዴል ያሳያል፣ ይህም አንዳንድ ክፍሎችን እና ለፕሮቶታይፑ ያላቸውን ትርጉም ይጠቅሳል፣ (ለ፣ መ) የተዘጋጀውን የሙከራ ፕሮቶታይፑን ይወክላል። (ለ) የኤሌክትሪክ ግንኙነቶች እና የዳያለስ ስፕሪንግስ እና የውጥረት መለኪያዎች ያሉት የፕሮቶታይፑን የላይኛው እይታ ሲያሳይ፣ (መ) የዝግጅቱን የአመለካከት እይታ ያሳያል። (ሠ) በማንኛውም ጊዜ በሁለት ሞዳላይ የተቀመጡ የSMA ሽቦዎች ያሉት መስመራዊ አክቲቬሽን ሲስተም ዲያግራም፣ የፋይበር እና የጡንቻ ጥንካሬ አቅጣጫ እና መንገድ ያሳያል። (ሐ) ባለ ሁለት-ፕላን SMA-ተኮር አክቲቬተርን ለማሰማራት ባለ 2-DOF ሽክርክሪት ፕሪስማቲክ ግንኙነት ቀርቧል። እንደሚታየው፣ አገናኙ ከታችኛው ድራይቭ ወደ ላይኛው ክንድ መስመራዊ እንቅስቃሴን ያስተላልፋል፣ የሽክርክሪት ግንኙነት ይፈጥራል። በሌላ በኩል፣ የፕሪስማዎቹ ጥንድ እንቅስቃሴ ከባለብዙ-ንብርብር የመጀመሪያ ደረጃ ድራይቭ እንቅስቃሴ ጋር ተመሳሳይ ነው።
በ SMA ላይ የተመሠረተ የቢሞዳል ድራይቭ አፈፃፀምን ለመገምገም በምስል 9ለ ላይ በሚታየው ፕሮቶታይፕ ላይ የሙከራ ጥናት ተካሂዷል። በምስል 10a ላይ እንደሚታየው፣ የሙከራው ማዋቀር ለ SMA ሽቦዎች የግቤት ቮልቴጅ ለማቅረብ ፕሮግራም ሊደረግ የሚችል የዲሲ የኃይል አቅርቦትን ያካትታል። በምስል 10b ላይ እንደሚታየው፣ የግራፕቴክ GL-2000 የውሂብ ምዝግብ ማስታወሻን በመጠቀም የማገጃ ኃይልን ለመለካት የፓይዞኤሌክትሪክ ውጥረት መለኪያ (PACEline CFT/5kN) ጥቅም ላይ ውሏል። መረጃው ለተጨማሪ ጥናት በአስተናጋጁ ይመዘገባል። የውጥረት መለኪያዎች እና የኃይል መሙያ ማጉያዎች የቮልቴጅ ምልክት ለማምረት የማያቋርጥ የኃይል አቅርቦት ያስፈልጋቸዋል። ተጓዳኝ ምልክቶቹ በሠንጠረዥ 2 ላይ እንደተገለፀው የፒዞኤሌክትሪክ ኃይል ዳሳሽ እና ሌሎች መለኪያዎች ስሜታዊነት መሠረት ወደ የኃይል ውፅዓት ይቀየራሉ። የቮልቴጅ ምት ሲተገበር የ SMA ሽቦ የሙቀት መጠን ይጨምራል፣ ይህም የ SMA ሽቦ እንዲጨመቅ ያደርጋል፣ ይህም አክቲውተሩ ኃይል እንዲያመነጭ ያደርጋል። የጡንቻ ጥንካሬ በ7 V የግቤት ቮልቴጅ ምት የውጤት የሙከራ ውጤቶች በምስል 2a ላይ ይታያሉ።
(ሀ) በሙከራው ውስጥ በአክቱተሩ የሚፈጠረውን ኃይል ለመለካት በSMA ላይ የተመሠረተ መስመራዊ አክቱተር ሲስተም ተዘጋጅቷል። የጭነት ሴል የማገጃውን ኃይል ይለካል እና በ24 ቮልት ዲሲ የኃይል አቅርቦት ኃይል ይሰጣል። በGW Instek ፕሮግራም ሊደረግበት በሚችል የዲሲ የኃይል አቅርቦት በመጠቀም በገመዱ በሙሉ ርዝመት ላይ የ7 ቮልት ቮልቴጅ ጠብታ ተተግብሯል። የSMA ሽቦ በሙቀት ምክንያት ይቀንሳል፣ እና የሚንቀሳቀስ ክንድ ከጭነት ሴል ጋር ይገናኛል እና የማገጃ ኃይል ይፈጥራል። የጭነት ሴል ከGL-2000 የውሂብ ምዝግብ ማስታወሻ ጋር የተገናኘ ሲሆን መረጃው ለተጨማሪ ሂደት በአስተናጋጁ ላይ ይቀመጣል። (ለ) የጡንቻ ጥንካሬን ለመለካት የሙከራ ማዋቀር የክፍሎች ሰንሰለት የሚያሳይ ዲያግራም።
የቅርጽ ማህደረ ትውስታ ቅይጥ በሙቀት ኃይል ስለሚደሰቱ የሙቀት መጠኑ የቅርጽ ማህደረ ትውስታ ክስተትን ለማጥናት አስፈላጊ መለኪያ ይሆናል። በሙከራ፣ በምስል 11a ላይ እንደሚታየው፣ የሙቀት ምስል እና የሙቀት መለኪያዎች በፕሮቶታይፕ SMA-based divalerate actuator ላይ ተካሂደዋል። በምስል 11b ላይ እንደሚታየው በሙከራ ማዋቀር ውስጥ በSMA ሽቦዎች ላይ ፕሮግራም ሊደረግ የሚችል የዲሲ ምንጭ የግቤት ቮልቴጅ ተግባራዊ ተደርጓል። የSMA ሽቦ የሙቀት ለውጥ በእውነተኛ ጊዜ ከፍተኛ ጥራት ባለው LWIR ካሜራ (FLIR A655sc) በመጠቀም ተለክቷል። አስተናጋጁ ለተጨማሪ የድህረ-ሂደት ውሂብ ለመመዝገብ የResearchIR ሶፍትዌርን ይጠቀማል። የቮልቴጅ ምት ሲተገበር፣ የSMA ሽቦ የሙቀት መጠን ይጨምራል፣ ይህም የSMA ሽቦ እንዲቀንስ ያደርጋል። በምስል 2b ላይ የSMA ሽቦ የሙቀት መጠን የሙከራ ውጤቶችን ከ7V የግቤት ቮልቴጅ ምት ጊዜ ጋር ሲነጻጸር ያሳያል።
የፖስታ ሰዓት፡- ሴፕቴምበር-28-2022
