Daalụ maka ịga leta Nature.com. Ụdị ihe nchọgharị ị na-eji nwere nkwado CSS pere mpe. Maka ahụmịhe kachasị mma, anyị na-akwado ka ị jiri ihe nchọgharị emelitere (ma ọ bụ gbanyụọ Ọnọdụ Ndakọrịta na Internet Explorer). Ka ọ dị ugbu a, iji hụ na nkwado na-aga n'ihu, anyị ga-egosi saịtị ahụ na-enweghị ụdị na JavaScript.
A na-eji ihe na-eme ihe n'ebe niile ma na-emepụta mmegharị a na-achịkwa site n'itinye ike mkpali ma ọ bụ torque ziri ezi iji rụọ ọrụ dị iche iche na mmepụta na akpaaka ụlọ ọrụ mmepụta ihe. Mkpa maka draịva ngwa ngwa, obere na nke dị irè karị bụ ịkwalite ihe ọhụrụ na nhazi draịva. draịva Shape Memory Alloy (SMA) na-enye ọtụtụ uru karịa draịva nkịtị, gụnyere oke ike-na-ibu dị elu. Na edemede a, e mepụtara ihe na-eme ihe n'ụdị SMA nwere nku abụọ nke na-ejikọta uru nke akwara feathery nke sistemụ bayoloji na ihe pụrụ iche nke SMAs. Ọmụmụ ihe a na-enyocha ma na-agbatị ihe na-eme ihe n'ụdị SMA gara aga site na ịmepụta ụdị mgbakọ na mwepụ nke ihe na-eme ihe ọhụrụ dabere na nhazi waya SMA bimodal ma nwalee ya na nnwale. Ma e jiri ya tụnyere draịva a maara dabere na SMA, ike ihe na-eme nke draịva ọhụrụ ahụ dịkarịa ala ugboro ise karịa (ruo 150 N). Mbelata ibu kwekọrọ na ya bụ ihe dị ka 67%. Nsonaazụ nke nyocha mmetụta uche nke ụdị mgbakọ na mwepụ bara uru maka ịhazi paramita imewe na ịghọta paramita isi. Ọmụmụ ihe a na-egosipụtakwa draịva ọkwa Nth dị iche iche nke enwere ike iji mee ka ike dịkwuo mma. Ndị na-eme ka akwara dipvalerate nke SMA rụọ ọrụ nwere ọtụtụ ngwa dị iche iche, site na akpaaka ụlọ ruo na sistemụ nnyefe ọgwụ ziri ezi.
Sistemụ ihe ndị dị ndụ, dịka usoro akwara nke anụmanụ, nwere ike ime ka ọtụtụ ndị na-eme ihe dị nro rụọ ọrụ1. Anụmanụ nwere usoro akwara dị iche iche, nke ọ bụla na-arụ ọrụ kpọmkwem. Agbanyeghị, enwere ike kewaa ọtụtụ nhazi nke anụ ahụ anụmanụ n'ime ụdị abụọ sara mbara. Parallel na pennate. Na hamstrings na flexors ndị ọzọ, dịka aha ya si kwuo, akwara yiri ya nwere eriri akwara yiri akwara etiti. A na-ahazi usoro eriri akwara ma jikọọ ya nke ọma site na anụ ahụ jikọtara ha gburugburu. Ọ bụ ezie na a na-ekwu na akwara ndị a nwere nnukwu njem (pasentage scent), ike akwara ha n'ozuzu ya pere mpe. N'ụzọ dị iche, na triceps calf muscle2 (lateral gastrocnemius (GL)3, medial gastrocnemius (GM)4 na soleus (SOL)) na extensor femoris (quadriceps) A na-ahụ 5,6 pennate muscle anụ ahụ na akwara ọ bụla7. N'usoro pinnate, eriri akwara dị na bipennate musculature dị n'akụkụ abụọ nke tendon etiti na akụkụ oblique (pinnate angles). Pennate sitere na okwu Latin bụ "penna", nke pụtara "pen", dịka egosiri na fig. 1 nwere ọdịdị dị ka nku. Eriri nke akwara pennate dị mkpụmkpụ ma gbadaa na axis ogologo nke akwara ahụ. N'ihi nhazi pinnate, a na-ebelata mmegharị ahụ niile nke akwara ndị a, nke na-eduga na akụkụ transverse na longitudinal nke usoro mkpụmkpụ. N'aka nke ọzọ, ịgbalite akwara ndị a na-eduga n'ike akwara zuru oke n'ihi ụzọ e si atụ mpaghara physiological cross-sectional. Ya mere, maka mpaghara obe a kapịrị ọnụ, akwara pennate ga-adị ike ma ga-emepụta ike dị elu karịa akwara nwere eriri yiri ya. Ike nke eriri nke ọ bụla na-emepụta na-emepụta ike akwara na ọkwa macroscopic na anụ ahụ ahụ. Na mgbakwunye, ọ nwere ihe pụrụ iche dị ka mbelata ngwa ngwa, nchebe megide mmebi tensile, ịkwado. Ọ na-agbanwe mmekọrịta dị n'etiti ntinye eriri na mmepụta ike akwara site na iji atụmatụ pụrụ iche na mgbagwoju anya geometric nke nhazi eriri jikọtara ya na ahịrị akwara nke ọrụ.
E gosiri eserese eserese nke atụmatụ ihe eji arụ ọrụ SMA dị ugbu a n'ihe gbasara usoro akwara bimodal, dịka ọmụmaatụ (a), nke na-anọchite anya mmekọrịta nke ike aka ebe a na-etinye ngwaọrụ dị ka aka nke waya SMA na-arụ ọrụ na robot mkpanaka nwere wiil abụọ9,10. , (b) Ọkpụkpụ orbital robotic nwere prosthesis orbital SMA nke nwere mmiri SMA nke a na-etinye n'akụkụ ya. Ọnọdụ anya prosthesis na-achịkwa site na mgbaàmà sitere na akwara anya nke anya11, (c) Ndị na-arụ ọrụ SMA dị mma maka ngwa mmiri n'okpuru mmiri n'ihi nzaghachi ugboro ugboro ha dị elu na obere bandwit. N'ime nhazi a, a na-eji ihe ndị na-eme ka azụ̀ rụọ ọrụ iji mepụta mmegharị ebili mmiri site n'iṅomi mmegharị azụ̀, (d) A na-eji ihe ndị na-eme ka azụ̀ rụọ ọrụ iji mepụta robot nyocha obere paịpụ nke nwere ike iji ụkpụrụ mmegharị ikpuru inch, nke mmegharị nke waya SMA na-achịkwa n'ime ọwa 10, (e) na-egosi ntụziaka nke eriri akwara na-eme ka ọ dị nro ma na-emepụta ike nkwekọrịta n'ime anụ ahụ gastrocnemius, (f) na-egosi waya SMA nke edobere n'ụdị eriri akwara n'ime usoro akwara pennate.
Ndị na-eme ihe ike aghọwo akụkụ dị mkpa nke sistemụ igwe n'ihi ọtụtụ ojiji ha. Ya mere, mkpa ọ dị maka obere draịva, ngwa ngwa na nke dị irè karị na-aghọ ihe dị oke mkpa. N'agbanyeghị uru ha bara, draịva ọdịnala egosila na ọ dị oke ọnụ ma na-ewe oge iji nọgide na-enwe. Ndị na-eme ihe ike nke hydraulic na pneumatic dị mgbagwoju anya ma dị oke ọnụ ma na-eyi, nsogbu mmanụ na ọdịda akụkụ. N'ịzaghachi ọchịchọ, a na-elekwasị anya n'ịmepụta ndị na-eme ihe ike nke dị ọnụ ala, nke edoziri nha na nke dị elu dabere na ihe ndị dị mma. Nnyocha na-aga n'ihu na-eleba anya na ndị na-eme ihe ike nke nwere nha (SMA) iji gboo mkpa a. Ndị na-eme ihe ike nke nwere nha pụrụ iche na ha na-ejikọta ọtụtụ ndị na-eme ihe ike nke nwere nhazi dị iche iche na sistemụ macro dị mgbagwoju anya iji nye ọrụ ka mma ma gbasaa. N'akụkụ a, anụ ahụ akwara mmadụ akọwara n'elu na-enye ezigbo ihe atụ nke ọtụtụ ihe na-eme ihe ike nke nwere ọtụtụ oyi akwa. Ọmụmụ ihe dị ugbu a na-akọwa draịva SMA dị iche iche nwere ọtụtụ ihe draịva nkeonwe (waya SMA) nke dabara na ntụzịaka eriri dị na akwara bimodal, nke na-eme ka arụmọrụ draịva ahụ ka mma.
Isi ihe mere e ji eme ihe bụ imepụta ike igwe dịka ike na mwepụ site na ịgbanwe ike eletriki. Ihe ndị e ji echekwa ihe bụ otu n'ime ihe ndị "mara mma" nke nwere ike iweghachi ọdịdị ha n'oge okpomọkụ dị elu. N'okpuru ibu dị elu, mmụba na okpomọkụ nke waya SMA na-eduga na mgbake ọdịdị, na-ebute njupụta ike mmegharị dị elu ma e jiri ya tụnyere ihe dị iche iche ejiri aka jikọta kpọmkwem. N'otu oge ahụ, n'okpuru ibu igwe, SMA na-aghọ ihe na-agbawa agbawa. N'ọnọdụ ụfọdụ, ibu okirikiri nwere ike ịmịkọrọ ma wepụta ike igwe, na-egosipụta mgbanwe ọdịdị hysteretic a na-agbanwe agbanwe. Njirimara pụrụ iche ndị a na-eme ka SMA dị mma maka sensọ, mkpụchi vibration na karịsịa ihe na-eme ihe12. N'iburu nke a n'uche, enwere ọtụtụ nnyocha na draịva dabere na SMA. E kwesịrị ịmara na e mere ihe na-eme ihe dabere na SMA iji nye mmegharị ntụgharị na ntụgharị maka ọtụtụ ngwa13,14,15. Ọ bụ ezie na emepụtala ụfọdụ ihe na-eme ihe ntụgharị, ndị nchọpụta nwere mmasị karịsịa na ihe na-eme ihe ntụgharị. Enwere ike kewaa ndị na-eme ihe ngosi ahịrị ndị a n'ụdị atọ nke ndị na-eme ihe ngosi: otu akụkụ, mgbanwe na mgbanwe dị iche iche 16. Na mbụ, e mepụtara draịva ngwakọ na njikọta ya na SMA na draịva ndị ọzọ a na-ahụkarị. Otu ihe atụ dị otu a nke ihe na-eme ihe ngosi ahịrị ngwakọ dabere na SMA bụ iji waya SMA nwere moto DC iji nye ike mmepụta nke ihe dị ka 100 N na mgbanwe dị ukwuu 17.
Otu n'ime mmepe mbụ na draịva dabere kpamkpam na SMA bụ draịva SMA parallel. Site na iji ọtụtụ waya SMA, draịva parallel dabere na SMA ka emebere iji mee ka ikike ike nke draịva ahụ dịkwuo elu site n'itinye waya SMA18 niile n'otu oge. Njikọ parallel nke ndị na-eme ihe abụghị naanị na ọ chọrọ ike karịa, kamakwa ọ na-egbochi ike mmepụta nke otu waya. Ihe ọghọm ọzọ nke ndị na-eme ihe dabere na SMA bụ njem pere mpe ha nwere ike ime. Iji dozie nsogbu a, e mepụtara eriri waya SMA nke nwere ogwe mgbanwe gbagọrọ agbagọ iji mee ka mbugharị dịkwuo elu ma nweta mmegharị ahịrị, mana ọ mepụtaghị ike dị elu19. E mepụtara usoro na ákwà ndị na-agbanwe agbanwe maka rọbọt dabere na alloys ebe nchekwa ọdịdị maka mmụba mmetụta20,21,22. Maka ngwa ebe achọrọ ọsọ dị elu, akọpụtala mgbapụta ụgbọala dị mkpụmkpụ site na iji SMAs dị gịrịgịrị maka ngwa micropump draịva23. Ugboro draịva nke akpụkpọ ahụ SMA dị gịrịgịrị bụ isi ihe na-achịkwa ọsọ nke onye ọkwọ ụgbọala. Ya mere, moto SMA linear nwere nzaghachi dị mma karịa moto SMA spring ma ọ bụ rod. Ngwa robot dị nro na teknụzụ njide bụ ngwa abụọ ndị ọzọ na-eji ihe ndị na-eme ka ihe dị ndụ dabere na SMA. Dịka ọmụmaatụ, iji dochie ihe na-eme ka ihe dị ndụ dabere na 25 N space clamp, e mepụtara ihe na-eme ka ihe dị ndụ dabere na ihe na-eme ka ihe dị ndụ pụta ìhè 24. N'ọnọdụ ọzọ, e ji waya nwere matrix agbakwunyere nke nwere ike imepụta ike ndọda kachasị elu nke 30 N. N'ihi ihe ndị dị na ya, a na-ejikwa SMA emepụta ihe na-eme ka ihe dị ndụ yie ihe ndị dị ndụ. Otu n'ime mmepe dị otú ahụ gụnyere robot sel 12 nke bụ biomimetic nke ihe dị ndụ dị ka ikpuru nwere SMA iji mepụta mmegharị sinusoidal iji gbaa ọkụ26,27.
Dịka ekwuru na mbụ, enwere oke na ike kachasị nke enwere ike inweta site na ndị na-eme ihe nkiri dabere na SMA dị adị. Iji dozie okwu a, ọmụmụ ihe a na-egosi usoro akwara bimodal biomimetic. Ejiri waya alloy memory squo na-akwalite ya. Ọ na-enye usoro nhazi nke gụnyere ọtụtụ waya alloy memory squo. Ruo taa, akọpụtabeghị ihe na-eme ihe nkiri dabere na SMA nwere usoro yiri ya n'akwụkwọ. E mepụtara usoro pụrụ iche a na nke ọhụrụ dabere na SMA iji mụọ omume nke SMA n'oge nhazi akwara bimodal. Ma e jiri ya tụnyere ihe na-eme ihe nkiri dabere na SMA dị ugbu a, ebumnuche nke ọmụmụ ihe a bụ ịmepụta ihe na-eme ihe nkiri dipvalerate biomimetic iji mepụta ike dị elu karịa na obere olu. Ma e jiri ya tụnyere draịva stepper moto a na-eji na sistemụ akpaaka na njikwa ụlọ HVAC, imewe draịva bimodal nke SMA akwadoro na-ebelata ibu nke usoro draịva site na 67%. N'okpuru ebe a, a na-eji okwu "akwara" na "draịva" eme ihe n'otu oge. Ọmụmụ ihe a na-enyocha ihe ngosi multiphysics nke draịva dị otú ahụ. A mụọla omume igwe nke sistemụ ndị dị otú ahụ site na usoro nnwale na nyocha. E nyochakwuru ike na nkesa okpomọkụ na voltaji ntinye nke 7 V. Emesịa, e mere nyocha parametric iji ghọta nke ọma mmekọrịta dị n'etiti paramita isi na ike mmepụta. N'ikpeazụ, a na-atụ anya ndị na-eme ihe ngosi hierarchical ma atụpụtala mmetụta ọkwa hierarchical dị ka mpaghara nwere ike ime n'ọdịnihu maka ndị na-eme ihe ngosi na-abụghị magnetik maka ngwa prosthetic. Dịka nsonaazụ nke ọmụmụ ndị a kpọtụrụ aha n'elu si dị, iji usoro nhazi otu-ogbo na-emepụta ike ma ọ dịkarịa ala ugboro anọ ruo ise karịa ndị na-eme ihe ngosi dabere na SMA akọwara. Na mgbakwunye, otu ike draịva nke draịva ọtụtụ-ọkwa mepụtara egosila na ọ karịrị ugboro iri nke draịva dabere na SMA nkịtị. Ọmụmụ ihe ahụ na-akọ akụkọ paramita isi site na iji nyocha mmetụta uche n'etiti imewe dị iche iche na mgbanwe ntinye. Ogologo mbụ nke waya SMA (\(l_0\)), akụkụ pinnate (\(\alpha\)) na ọnụọgụ nke otu eriri (n) na eriri nke ọ bụla nwere mmetụta ọjọọ siri ike na oke ike draịva. ike, ebe voltaji ntinye (ike) pụtara na ejikọtara ya nke ọma.
Waya SMA na-egosipụta mmetụta ebe nchekwa ọdịdị (SME) a hụrụ n'ezinụlọ alloys nickel-titanium (Ni-Ti). N'ozuzu, SMAs na-egosipụta usoro abụọ dabere na okpomọkụ: usoro okpomọkụ dị ala na usoro okpomọkụ dị elu. Usoro abụọ ahụ nwere ihe pụrụ iche n'ihi ọnụnọ nke usoro kristal dị iche iche. N'usoro austenite (usoro okpomọkụ dị elu) dị n'elu okpomọkụ mgbanwe, ihe ahụ na-egosipụta ike dị elu ma ọ naghị arụ ọrụ nke ọma n'okpuru ibu. Alloy ahụ na-akpa àgwà dị ka ígwè anaghị agba nchara, yabụ ọ nwere ike iguzogide nrụgide mkpali dị elu. Site n'iji ihe onwunwe a nke alloys Ni-Ti mee ihe, a na-eme ka waya SMA gbadaa iji mepụta ihe na-eme ihe. A na-emepụta ụdị nyocha kwesịrị ekwesị iji ghọta usoro bụ isi nke omume okpomọkụ nke SMA n'okpuru mmetụta nke paramita dị iche iche na geometries dị iche iche. E nwetara nkwekọrịta dị mma n'etiti nsonaazụ nnwale na nyocha.
E mere nnyocha nnwale na ihe atụ egosiri na Fig. 9a iji nyochaa arụmọrụ nke draịva bimodal dabere na SMA. A tụrụ ihe abụọ n'ime ihe ndị a, ike nke draịva (ike akwara) mepụtara na okpomọkụ nke waya SMA (okpomọkụ SMA), site na nnwale. Ka ọdịiche voltaji na-abawanye n'ogologo waya ahụ dum dị na draịva ahụ, okpomọkụ nke waya ahụ na-abawanye n'ihi mmetụta okpomọkụ Joule. E tinyere voltaji ntinye na okirikiri 10-s abụọ (egosiri dị ka ntụpọ uhie na Fig. 2a, b) yana oge oyi 15-s n'etiti okirikiri ọ bụla. A tụrụ ike mgbochi ahụ site na iji ihe nlele piezoelectric, a na-enyocha nkesa okpomọkụ nke waya SMA n'oge dị adị site na iji igwefoto LWIR dị elu nke sayensị (lee njirimara nke akụrụngwa ejiri na Tebụl 2). na-egosi na n'oge ọkwa voltaji dị elu, okpomọkụ nke waya ahụ na-abawanye n'otu ntabi anya, mana mgbe ọ dịghị ọkụ na-asọ, okpomọkụ nke waya ahụ na-aga n'ihu na-ada. N'ime nhazi nnwale dị ugbu a, okpomọkụ nke waya SMA dara n'oge oge oyi, mana ọ ka dị elu karịa okpomọkụ gburugburu. Na fig. 2e na-egosi foto nke okpomọkụ dị na waya SMA nke e si na igwefoto LWIR wepụta. N'aka nke ọzọ, na fig. 2a na-egosi ike mgbochi nke sistemụ draịva na-emepụta. Mgbe ike akwara gafere ike iweghachi nke spring, ogwe aka na-agagharị agagharị, dịka egosiri na Fig. 9a, na-amalite ịkwaga. Ozugbo mmegharị ahụ malitere, ogwe aka na-agagharị agagharị na-abanye na ihe mmetụta ahụ, na-emepụta ike ahụ, dịka egosiri na fig. 2c, d. Mgbe okpomọkụ kachasị dị nso na \(84\,^{\circ}\hbox {C}\), ike kachasị a hụrụ bụ 105 N.
Grafụ ahụ na-egosi nsonaazụ nnwale nke okpomọkụ nke waya SMA na ike nke onye na-eme ihe na bimodal nke SMA na-emepụta n'oge okirikiri abụọ. A na-etinye voltaji ntinye na okirikiri sekọnd iri abụọ (egosiri dị ka ntụpọ uhie) yana oge oyi nke sekọnd 15 n'etiti okirikiri ọ bụla. Waya SMA ejiri mee nnwale ahụ bụ waya Flexinol nke 0.51 mm dayameta sitere na Dynalloy, Inc. (a) Grafụ ahụ na-egosi ike nnwale enwetara n'ime okirikiri abụọ, (c, d) na-egosi ihe atụ abụọ nọọrọ onwe ha nke ihe ndị na-eme ihe na-agagharị na PACEline CFT/5kN piezoelectric ike transducer, (b) grafụ ahụ na-egosi okpomọkụ kachasị elu nke waya SMA dum n'oge oge okirikiri abụọ, (e) na-egosi foto okpomọkụ nke e si na waya SMA were site na iji igwefoto FLIR ResearchIR ngwanrọ LWIR. E nyere paramita geometric ndị a tụlere na nnwale ndị ahụ na Tebụl. otu.
A na-atụnyere nsonaazụ ihe nlereanya mgbakọ na mwepụ na nsonaazụ nnwale n'okpuru ọnọdụ nke voltaji ntinye nke 7V, dịka egosiri na Fig.5. Dịka nsonaazụ nke nyocha parametric si dị na iji zere ohere nke oke okpomọkụ nke waya SMA, e nyere onye na-eme ihe ngosi ike nke 11.2 W na onye na-eme ihe ngosi. E jiri ike DC nke a na-eme mmemme nye 7V dị ka voltaji ntinye, a tụkwara ugbu a nke 1.6A n'ofe waya ahụ. Ike nke draịva na okpomọkụ nke SDR mepụtara na-abawanye mgbe etinyere ugbu a. Site na voltaji ntinye nke 7V, ike kachasị nke mmepụta enwetara site na nsonaazụ ihe nlereanya na nsonaazụ nnwale nke okirikiri mbụ bụ 78 N na 96 N, n'otu n'otu. Na okirikiri nke abụọ, ike kachasị nke ihe nlereanya na nsonaazụ nnwale bụ 150 N na 105 N, n'otu n'otu. Ihe dị iche n'etiti nha ike mkpuchi na data nnwale nwere ike ịbụ n'ihi usoro eji atụ ike mkpuchi. Nsonaazụ nnwale egosiri na fig. 5a kwekọrọ na nha nke ike mkpọchi, nke a tụrụ mgbe ogwe draịva ahụ na-akpakọrịta na PACEline CFT/5kN piezoelectric force transducer, dịka egosiri na fig. 2s. Ya mere, mgbe ogwe draịva ahụ anọghị na ihe mmetụta ike na mmalite mpaghara oyi, ike ahụ na-aghọ efu ozugbo, dịka egosiri na Fig. 2d. Na mgbakwunye, paramita ndị ọzọ na-emetụta nhazi nke ike na okirikiri ndị sochirinụ bụ ụkpụrụ nke oge oyi na oke nke nnyefe okpomọkụ convective na okirikiri gara aga. Site na fig. 2b, enwere ike ịhụ na mgbe oge oyi nke sekọnd 15 gasịrị, waya SMA eruteghị okpomọkụ ụlọ ma ya mere nwere okpomọkụ mbụ dị elu (\(40\,^{\circ }\hbox {C}\)) na okirikiri draịva nke abụọ ma e jiri ya tụnyere okirikiri nke mbụ (\(25\, ^{\circ}\hbox {C}\)). Ya mere, ma e jiri ya tụnyere okirikiri nke mbụ, okpomọkụ nke waya SMA n'oge okirikiri ọkụ nke abụọ na-erute okpomọkụ austenite mbụ (\(A_s\)) na mbụ ma na-anọ ogologo oge mgbanwe, na-ebute nrụgide na ike. N'aka nke ọzọ, nkesa okpomọkụ n'oge okirikiri ọkụ na oyi nke enwetara site na nnwale na ihe atụ nwere nnukwu nha nhata dị elu na ihe atụ sitere na nyocha thermographic. Nyocha ntụnyere nke data okpomọkụ waya SMA sitere na nnwale na ihe atụ gosipụtara nguzozi n'oge okirikiri ọkụ na oyi na n'ime nnabata a na-anabata maka data nnwale. Okpomọkụ kachasị nke waya SMA, nke enwetara site na nsonaazụ nke ihe atụ na nnwale nke okirikiri nke mbụ, bụ \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) na \(75\,^{\circ }\hbox {C }\, n'otu n'otu ), na okirikiri nke abụọ okpomọkụ kachasị nke waya SMA bụ \(94\,^{\circ }\hbox {C}\) na \(83\,^{\circ }\hbox {C}\). Ụdị e mepụtara n'ụzọ dị mfe na-akwado mmetụta nke mmetụta ebe nchekwa ọdịdị. A tụleghị ọrụ nke ike ọgwụgwụ na oke okpomọkụ na nyocha a. N'ọdịnihu, a ga-emeziwanye ụdị ahụ iji tinye akụkọ nrụgide nke waya SMA, na-eme ka ọ dịkwuo mma maka ngwa injinia. Ike mmepụta draịva na atụmatụ okpomọkụ SMA nke sitere na ngọngọ Simulink dị n'ime nnabata a na-ekwe ka data nnwale ahụ dị n'okpuru ọnọdụ nke ntinye voltaji nke 7 V. Nke a na-akwado izi ezi na ntụkwasị obi nke ụdị mgbakọ na mwepụ emepụtara.
E mepụtara ụdị mgbakọ na mwepụ na gburugburu MathWorks Simulink R2020b site na iji nha nha ndị bụ isi akọwara na ngalaba Usoro. Na fig. 3b na-egosi eserese ngọngọ nke ụdị mgbakọ na mwepụ Simulink. E mere ihe nlereanya ahụ ka ọ bụrụ pulse voltaji ntinye 7V dịka egosiri na Fig. 2a, b. A depụtara ụkpụrụ nke paramita ejiri mee ihe na Tebụl 1. A na-egosi nsonaazụ nke ihe nlereanya nke usoro nwa oge na Fig 1 na 1. Fig. 3a na 4. Na fig. 4a,b na-egosi voltaji e tinyere n'ime waya SMA na ike nke ihe na-eme ihe na-emepụta dị ka ọrụ nke oge. N'oge mgbanwe mgbanwe (ọkụ), mgbe okpomọkụ waya SMA, \(T
(a) Nsonaazụ ihe nlereanya na-egosi nkesa okpomọkụ na okpomọkụ njikọ nke nrụgide kpatara na ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe na-eme ka ihe ghara ịdị mma. Mgbe okpomọkụ waya gafere okpomọkụ mgbanwe austenite n'oge okpomọkụ, okpomọkụ mgbanwe austenite nke agbanwere agbanwe na-amalite ịbawanye, n'otu aka ahụkwa, mgbe okpomọkụ mkpanaka waya gafere okpomọkụ mgbanwe martensitic n'oge oyi, okpomọkụ mgbanwe martensitic na-ebelata. SMA maka nhazi nyocha nke usoro mmegharị ahụ. (Maka nkọwa zuru ezu nke sistemụ ọ bụla nke ụdị Simulink, lee ngalaba mgbakwunye nke faịlụ mgbakwunye.)
A na-egosi nsonaazụ nke nyocha maka nkesa paramita dị iche iche maka okirikiri abụọ nke voltaji ntinye 7V (usoro ọkụ nke sekọnd 10 na usoro oyi nke sekọnd 15). Ọ bụ ezie na (ac) na (e) na-egosi nkesa ka oge na-aga, n'aka nke ọzọ, (d) na (f) na-egosi nkesa ahụ na okpomọkụ. Maka ọnọdụ ntinye dị iche iche, nrụgide kachasị elu a hụrụ bụ 106 MPa (erughị 345 MPa, ike mmepụta waya), ike ahụ bụ 150 N, mbugharị kachasị bụ 270 µm, na obere akụkụ olu martensitic bụ 0.91. N'aka nke ọzọ, mgbanwe na nrụgide na mgbanwe na obere akụkụ olu nke martensite nwere okpomọkụ yiri njirimara hysteresis.
Otu nkọwa a metụtara mgbanwe kpọmkwem (oyi) site na usoro austenite gaa na usoro martensite, ebe okpomọkụ waya SMA (T) na okpomọkụ njedebe nke usoro martensite agbanwere nrụgide (\(M_f^{\prime}\)) dị mma nke ukwuu. Na eserese 4d,f na-egosi mgbanwe na nrụgide kpatara (\(\sigma\)) na oke olu nke martensite (\(\xi\)) na waya SMA dịka ọrụ nke mgbanwe na okpomọkụ nke waya SMA (T), maka usoro ịnya ụgbọala abụọ ahụ. Na eserese 3a na-egosi mgbanwe na okpomọkụ nke waya SMA na oge dabere na pulse voltaji ntinye. Dịka a pụrụ ịhụ site na eserese ahụ, okpomọkụ nke waya ahụ na-aga n'ihu na-abawanye site n'inye isi iyi okpomọkụ na voltaji efu na oyi convective na-esote. N'oge a na-ekpo ọkụ, mgbanwe nke martensite gaa na nke austenite na-amalite mgbe okpomọkụ waya SMA (T) gafere okpomọkụ austenite nucleation nke nrụgide edoziri (\(A_s^{\prime}\)). N'oge a, a na-akpọchi waya SMA ma ihe na-eme ihe na-emepụta ike. Ọzọkwa n'oge oyi, mgbe okpomọkụ nke waya SMA (T) gafere okpomọkụ nucleation nke nke martensite nke agbanwere nrụgide (\(M_s^{\prime}\)) enwere mgbanwe dị mma site na nke austenite gaa na nke martensite. Ike mbanye na-ebelata.
Enwere ike nweta akụkụ dị mkpa nke draịva bimodal dabere na SMA site na nsonaazụ ihe atụ ahụ. N'ihe gbasara ntinye voltaji pulse, okpomọkụ nke waya SMA na-abawanye n'ihi mmetụta okpomọkụ Joule. A na-ahazi uru mbụ nke akụkụ olu martensite (\(\xi\)) na 1, ebe ọ bụ na ihe ahụ dị na mbụ na usoro martensitic zuru oke. Ka waya ahụ na-aga n'ihu na-ekpo ọkụ, okpomọkụ nke waya SMA gafere okpomọkụ austenite nucleation nke nrụgide \(A_s^{\prime}\), na-ebute mbelata na akụkụ olu martensite, dịka egosiri na Foto 4c. Na mgbakwunye, na Foto 4e na-egosi nkesa nke strok nke ihe na-eme ihe n'oge, na Foto 5 - ike ịnya dị ka ọrụ nke oge. Usoro nha nhata metụtara ya gụnyere okpomọkụ, akụkụ olu martensite, na nrụgide nke na-etolite na waya ahụ, na-ebute mbelata nke waya SMA na ike nke ihe na-eme ihe na-emepụta. Dịka egosiri na Foto 4c. Mgbanwe voltaji 4d, f, yana okpomọkụ na mgbanwe olu martensite yana okpomọkụ kwekọrọ na njirimara hysteresis nke SMA na ikpe e mere na 7 V.
E nwetara ntụnyere nke paramita ịnya ụgbọala site na nnwale na mgbakọ na mwepụ nyocha. E tinyere waya ndị ahụ na voltaji ntinye pulsed nke 7 V maka sekọnd 10, wee jụọ oyi maka sekọnd 15 (oge oyi) n'ime okirikiri abụọ. A na-edozi akụkụ pinnate ka ọ bụrụ \(40^{\circ}\) ma a na-edozi ogologo mbụ nke waya SMA dị na otu ụkwụ pin ọ bụla ka ọ bụrụ 83mm. (a) Ịtụ ike ịnya ụgbọala site na iji sel ibu (b) Iji igwefoto infrared okpomọkụ na-enyocha okpomọkụ waya.
Iji ghọta mmetụta nke paramita anụ ahụ na ike nke draịva ahụ mepụtara, e mere nyocha nke mmetụta nke ihe nlereanya mgbakọ na mwepụ na paramita anụ ahụ ahọpụtara, e wee hazie paramita dịka mmetụta ha si dị. Nke mbụ, e mere ihe nlele nke paramita nlereanya site na iji ụkpụrụ imewe nnwale nke na-eso nkesa otu (lee Nkebi Mgbakwunye na Nyocha Mmetụta). N'okwu a, paramita nlereanya gụnyere voltaji ntinye (\(V_{in}\)), ogologo waya SMA mbụ (\(l_0\)), akụkụ triangle (\(\alpha\)), mgbanwe mmiri bias (\(K_x\)), coefficient mbufe okpomọkụ convective (\(h_T\)) na ọnụọgụ nke alaka unimodal (n). Na nzọụkwụ na-esote, a họọrọ ike akwara kachasị elu dị ka ihe achọrọ maka imewe ọmụmụ ihe ma nweta mmetụta parametric nke setịpụ mgbanwe ọ bụla na ike. E si na coefficients njikọ maka paramita ọ bụla nweta atụmatụ oké ifufe maka nyocha mmetụta. E si na coefficients njikọ maka paramita ọ bụla nweta atụmatụ oké ifufe maka nyocha mmetụta.
(a) A na-egosi ụkpụrụ njikọ nke paramita nlereanya na mmetụta ha na ike mmepụta kachasị nke otu 2500 pụrụ iche nke paramita nlereanya dị n'elu na eserese oké ifufe. Grafụ ahụ na-egosi njikọ ọkwa nke ọtụtụ ihe ngosi. O doro anya na \(V_{in}\) bụ naanị paramita nwere njikọ dị mma, na \(l_0\) bụ paramita nwere njikọ na-adịghị mma kachasị elu. Mmetụta nke paramita dị iche iche na njikọta dị iche iche na ike akwara kachasị elu na (b, c). \(K_x\) sitere na 400 ruo 800 N/m na n sitere na 4 ruo 24. Voltaji (\(V_{in}\)) gbanwere site na 4V ruo 10V, ogologo waya (\(l_{0 } \)) gbanwere site na 40 ruo 100 mm, akụkụ ọdụ (\(\alpha \)) dịgasị iche site na \ (20 – 60 \, ^ {\circ }\).
Na fig. 6a na-egosi atụmatụ oké ifufe nke ọnụọgụ njikọ dị iche iche maka paramita ọ bụla yana ihe achọrọ maka imepụta ike draịva kacha elu. Site na fig. 6a, enwere ike ịhụ na paramita voltaji (\(V_{in}\)) metụtara kpọmkwem ike mmepụta kachasị, yana ọnụọgụ nnyefe okpomọkụ convective (\(h_T\)), akụkụ ọkụ (\(alpha\)), mgbanwe oge opupu ihe ubi (\(K_x\)) na-ejikọtaghị ya na ike mmepụta na ogologo mbụ (\(l_0\)) nke waya SMA, ọnụọgụ nke alaka unimodal (n) na-egosi njikọ siri ike na-agbanwe agbanwe N'ihe gbasara njikọ kpọmkwem N'ihe gbasara uru dị elu nke ọnụọgụ njikọ voltaji (\(V_ {in}\)) na-egosi na paramita a nwere mmetụta kachasị na mmepụta ike. Nyocha ọzọ yiri ya na-atụ ike kachasị elu site na ịtụle mmetụta nke paramita dị iche iche na njikọta dị iche iche nke oghere kọmputa abụọ ahụ, dịka egosiri na Fig. 6b, c. \(V_{in}\) na \(l_0\), \(\alpha\) na \(l_0\) nwere ụkpụrụ ndị yiri ya, eserese ahụ na-egosikwa na \(V_{in}\) na \(\alpha\) na \(\alpha\) nwere ụkpụrụ ndị yiri ya. Ọnụego pere mpe nke \(l_0\) na-ebute ike kachasị elu. Atụmatụ abụọ ndị ọzọ kwekọrọ na Foto 6a, ebe n na \(K_x\) jikọtara na-adịghị mma na \(V_{in}\) nwere njikọ dị mma. Nyocha a na-enyere aka ịkọwapụta ma gbanwee paramita mmetụta nke enwere ike iji gbanwee ike mmepụta, stroke na arụmọrụ nke sistemụ draịva ahụ ka ọ dabara na ihe achọrọ na ngwa.
Ọrụ nyocha dị ugbu a na-ewebata ma na-enyocha draịva nhazi ọkwa nwere ọkwa N. N'usoro nhazi ọkwa abụọ, dịka egosiri na Fig. 7a, ebe kama waya SMA ọ bụla nke onye na-eme ihe ngosi ọkwa mbụ, a na-enweta nhazi bimodal, dịka egosiri na fig. 9e. Na fig. 7c na-egosi otu esi agba waya SMA gburugburu ogwe aka na-agagharị agagharị (aka enyemaka) nke na-agagharị naanị n'akụkụ ogologo. Agbanyeghị, ogwe aka na-agagharị agagharị na-aga n'ihu na-agagharị n'otu ụzọ ahụ ogwe aka na-agagharị nke onye na-eme ihe ngosi ọkwa nke mbụ. Dịka ọ na-adịkarị, a na-emepụta draịva nhazi N site na iji draịva nhazi ọkwa nke mbụ dochie waya SMA nhazi \(N-1\). N'ihi ya, alaka ọ bụla na-eṅomi draịva nhazi nke mbụ, ewezuga alaka nke na-ejide waya ahụ n'onwe ya. N'ụzọ dị otu a, enwere ike ịmepụta ihe owuwu ndị nwere akwụ nke na-emepụta ike nke karịrị ike nke draịva nhazi nke mbụ ugboro ole na ole. N'ọmụmụ ihe a, maka ọkwa ọ bụla, a tụlere ogologo waya SMA dị irè nke 1 m, dịka egosiri na usoro tabular na Fig. 7d. Ọkụ dị n'etiti waya ọ bụla n'ime nhazi unimodal ọ bụla na nrụgide na voltaji sitere na nkebi waya SMA ọ bụla bụ otu n'ọkwa ọ bụla. Dịka ihe nlereanya nyocha anyị si dị, ike mmepụta na-ejikọta nke ọma na ọkwa ahụ, ebe mwepụ ahụ na-ejikọtaghị nke ọma. N'otu oge ahụ, enwere mgbanwe n'etiti mwepụ na ike akwara. Dịka a hụrụ na fig. 7b, ebe a na-enweta ike kachasị na ọnụọgụgụ akwa kachasị, a na-ahụ nnukwu mwepụ n'ime oyi akwa kachasị ala. Mgbe edobere ọkwa nhazi na \(N=5\), a hụrụ ike akwara kachasị elu nke 2.58 kN na strok abụọ a hụrụ \(\upmu\)m. N'aka nke ọzọ, draịva nke mbụ na-emepụta ike nke 150 N na strok nke 277 \(\upmu\)m. Ndị na-eme ihe dị iche iche nwere ike iṅomi akwara ndụ n'ezie, ebe akwara arụrụ arụ dabere na alloys ebe nchekwa ọdịdị nwere ike ịmepụta ike dị elu karịa na mmegharị ziri ezi na nke ka mma. Mmachi nke imewe a pere mpe bụ na ka usoro nhazi ahụ na-abawanye, mmegharị ahụ na-ebelata nke ukwuu ma mgbagwoju anya nke usoro mmepụta draịva na-abawanye.
(a) A na-egosi sistemụ ihe eji eme ihe nke nwere ụdị abụọ (\(N=2\)) n'ụdị ihe eji eme ihe nke nwere ụdị abụọ (\(N=2\)) na nhazi bimodal. A na-enweta ụdị ihe atụ a tụrụ aro site na iji dochie waya SMA na ihe eji eme ihe nke nwere otu ọkwa na otu ọkwa. (c) Nhazi gbanwere nke ihe eji eme ihe nke nwere ọtụtụ akwa nke abụọ. (b) A kọwara nkesa nke ike na mgbanwe dabere na ọnụọgụ ọkwa. A chọpụtala na ike kachasị elu nke ihe eji eme ihe nwere njikọ dị mma na ọkwa nha na eserese ahụ, ebe strok ahụ na-ejikọta na ọkwa nha. Ike ugbu a na nke tupu voltaji na waya ọ bụla na-adịgide adịgide na ọkwa niile. (d) Tebụl ahụ na-egosi ọnụọgụ nke taps na ogologo nke waya SMA (eriri) na ọkwa ọ bụla. A na-egosi njirimara nke waya site na index 1, ọnụọgụ nke alaka abụọ (otu ejikọtara na ụkwụ mbụ) na-egosi site na ọnụọgụ kachasị na subscript. Dịka ọmụmaatụ, na ọkwa nke 5, \(n_1\) na-ezo aka na ọnụọgụ waya SMA dị na nhazi bimodal ọ bụla, na \(n_5\) na-ezo aka na ọnụọgụ ụkwụ enyemaka (nke ejikọtara na ụkwụ isi).
Ọtụtụ ndị nchọpụta atụpụtala ụzọ dị iche iche iji mee ka omume nke SMAs yie ihe nlereanya site na ebe nchekwa ọdịdị, nke dabere na ihe ndị na-eme ka thermomechanical na-eso mgbanwe macroscopic na nhazi kristal metụtara mgbanwe usoro. Nhazi nke ụzọ nhazi dị mgbagwoju anya n'onwe ya. Tanaka28 tụrụ aro ihe nlereanya phenomenological kachasị eji eme ihe ma a na-ejikarị ya eme ihe n'ọtụtụ ebe na ngwa injinia. Ihe nlereanya phenomenological nke Tanaka [28] tụrụ aro na akụkụ olu nke martensite bụ ọrụ exponential nke okpomọkụ na nrụgide. Mgbe e mesịrị, Liang na Rogers29 na Brinson30 tụrụ aro ihe nlereanya ebe a na-eche na mgbanwe usoro bụ ọrụ cosine nke voltaji na okpomọkụ, yana obere mgbanwe na ihe nlereanya ahụ. Becker na Brinson tụrụ aro ihe nlereanya kinetic dabere na eserese usoro iji mee ihe nlereanya omume nke ihe SMA n'okpuru ọnọdụ ibu ibu na-enweghị isi yana mgbanwe akụkụ. Banerjee32 na-eji usoro Bekker na Brinson31 eserese usoro dynamics iji mee ihe ngosi otu ogo nke njikwa nnwere onwe nke Elahinia na Ahmadian33 mepụtara. Usoro kinetic dabere na eserese nkebi, nke na-atụle mgbanwe voltaji na-abụghị monotonic na okpomọkụ, siri ike itinye n'ọrụ na ngwa injinia. Elakhiria na Ahmadian na-adọta uche gaa na adịghị ike ndị a nke ụdị phenomenological dị ugbu a ma na-atụ aro ụdị phenomenological gbasaara iji nyochaa ma kọwaa omume ebe nchekwa ọdịdị n'okpuru ọnọdụ ibu dị mgbagwoju anya ọ bụla.
Ụdị nhazi nke waya SMA na-enye nrụgide (\(\sigma\)), nsogbu (\(\epsilon\)), okpomọkụ (T), na obere olu martensite (\(\xi\)) nke waya SMA. Tanaka28 bu ụzọ tụọ aro ụdị nhazi ihe atụ nke phenomenological ma mesịa jiri Liang29 na Brinson30 mee ya. Ihe e si na ya nweta nhazi ahụ nwere ụdị:
ebe E bụ modulus SMA Young nke dabere na usoro nke enwetara site na iji \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) na \(E_A\) na \(E_M\) nke na-anọchite anya modulus Young bụ usoro austenitic na martensitic, n'otu n'otu, a na-anọchitekwa coefficient nke mgbasawanye okpomọkụ site na \(\theta _T\). Ihe ntinye aka nke usoro nke usoro bụ \(\Omega = -E \epsilon _L\) na \(\epsilon _L\) bụ oke kachasị enwere ike weghachite na waya SMA.
Usoro nhazi nke usoro ihe omume ahụ dabara na ọrụ cosine nke Liang29 mepụtara ma Brinson30 mechara jiri ya kama ọrụ exponential nke Tanaka28 tụrụ aro. Ụdị mgbanwe nke usoro ihe omume ahụ bụ ndọtị nke ụdị nke Elakhiria na Ahmadian34 tụrụ aro ma gbanwee ya dabere na ọnọdụ mgbanwe nke usoro nke Liang29 na Brinson30 nyere. Ọnọdụ ejiri maka ụdị mgbanwe nke usoro a dị irè n'okpuru ibu thermomechanical dị mgbagwoju anya. N'oge ọ bụla nke oge, a na-agbakọ uru nke obere olu nke martensite mgbe a na-eme ihe nlereanya nke usoro ihe omume ahụ.
Usoro mgbanwe mgbanwe, nke a na-egosipụta site na mgbanwe nke martensite ka ọ bụrụ austenite n'okpuru ọnọdụ okpomọkụ, bụ dị ka ndị a:
ebe \(\xi\) bụ akụkụ olu nke martensite, \(\xi _M\) bụ akụkụ olu nke martensite enwetara tupu a kpoo ya ọkụ, \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\), \( \displaystyle b_A = -a_A/C_A\) na \(C_A\) - paramita ihe dị iche iche nke mgbagọ, T - okpomọkụ waya SMA, \(A_s\) na \(A_f\) - mmalite na njedebe nke usoro austenite, n'otu n'otu, okpomọkụ.
Usoro njikwa mgbanwe kpọmkwem, nke mgbanwe usoro nke austenite ka ọ bụrụ martensite nọchiri anya ya n'okpuru ọnọdụ oyi, bụ:
ebe \(\xi _A\) bụ oke olu nke martensite enwetara tupu oyi, \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) na \(C_M \) - paramita nhazi nke mgbagọ, okpomọkụ waya T - SMA, \(M_s\) na \(M_f\) - okpomọkụ martensite mbụ na nke ikpeazụ, n'otu n'otu.
Mgbe e mechara ọdịiche dị n'etiti nha nhata (3) na (4), a ga-eme ka nha nhata mgbanwe na-agbanwe agbanwe na nke na-aga n'ihu dị mfe n'ụdị a:
N'oge mgbanwe n'ihu na azụ, \(\eta _{\sigma}\) na \(\eta _{T}\) na-ewere uru dị iche iche. E wepụtala ma kọwaa nke ọma nha nhata ndị bụ isi metụtara \(\eta _{\sigma}\) na \(\eta _{T}\) n'ime ngalaba ọzọ.
Ike okpomọkụ achọrọ iji bulie okpomọkụ nke waya SMA sitere na mmetụta okpomọkụ Joule. Ike okpomọkụ nke waya SMA na-amịkọrọ ma ọ bụ na-ahapụ ka a na-egosipụta site na okpomọkụ zoro ezo nke mgbanwe. Mfu okpomọkụ na waya SMA bụ n'ihi convection a manyere, ebe ọ bụ na e nyere mmetụta dị ntakịrị nke radieshon, nhazi ike okpomọkụ bụ dị ka ndị a:
Ebe \(m_{waya}\) bụ mkpokọta oke nke waya SMA, \(c_{p}\) bụ ikike okpomọkụ kpọmkwem nke SMA, \(V_{in}\) bụ voltaji etinyere na waya ahụ, \(R_{ohm} \ ) - SMA nke na-adabere na usoro, nke a kọwara dị ka; \(R_{ohm} = (l/A_{cross})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\ ) ebe \(r_M\ ) na \(r_A\) bụ SMA phase resistivity na martensite na austenite, n'otu n'otu, \(A_{c}\) bụ mpaghara elu nke waya SMA, \(\Delta H \) bụ ihe nchekwa ọdịdị. Okpomọkụ zoro ezo nke mgbanwe nke waya ahụ, T na \(T_{\infty}\) bụ okpomọkụ nke waya SMA na gburugburu ebe obibi, n'otu n'otu.
Mgbe e tinyere waya ebe nchekwa ọdịdị, waya ahụ na-agbakọta, na-emepụta ike n'alaka ọ bụla nke imewe bimodal a na-akpọ ike eriri. Ike nke eriri ndị dị na eriri ọ bụla nke waya SMA na-eme ka ike akwara rụọ ọrụ, dịka egosiri na Fig. 9e. N'ihi ọnụnọ nke mmiri na-agbagọ agbagọ, ike akwara zuru oke nke ihe na-eme Nth multilayer bụ:
Site na iji \(N = 1\) dochie nha nhata (7), ike akwara nke ihe atụ nke draịva bimodal nke ọkwa mbụ nwere ike inweta dịka ndị a:
ebe n bụ ọnụọgụ ụkwụ unimodal, \(F_m\) bụ ike akwara nke draịva na-emepụta, \(F_f\) bụ ike eriri dị na waya SMA, \(K_x\) bụ ike nke na-adịghị mma. spring, \(\alpha\) bụ akụkụ nke triangle, \(x_0\) bụ mmalite nke mmiri nke na-adịghị mma iji jide eriri SMA n'ọnọdụ a na-emebu, na \(\Delta x\) bụ njem ihe na-eme ihe.
Mbugharị ma ọ bụ mmegharị nke draịva (\(\Delta x\)) dabere na voltaji (\(\sigma\)) na nrụgide (\(\epsilon\)) na waya SMA nke ọkwa Nth, a na-ahazi draịva ahụ ka ọ bụrụ (lee Fig. akụkụ ọzọ nke mmepụta):
Usoro nhazi kinematic na-enye mmekọrịta dị n'etiti mgbanwe ụgbọala (\(\epsilon\)) na mwepụ ma ọ bụ mwepụ (\(\Delta x\)). Mgbanwe nke waya Arb dịka ọrụ nke ogologo waya Arb mbụ (\(l_0\)) na ogologo waya (l) n'oge ọ bụla t n'otu alaka unimodal bụ dịka ndị a:
ebe \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) na-enweta site na itinye usoro cosine na \(\Delta\)ABB ', dịka egosiri na Foto 8. Maka draịva nke mbụ (\(N = 1\)), \(\Delta x_1\) bụ \(\Delta x\), na \(\alpha _1\) bụ \(\alpha \) dịka egosiri na Dịka egosiri na Foto 8, site na ịkewa oge na Nha nhata (11) ma dochie uru nke l, enwere ike ide ọnụego nsogbu dị ka:
ebe \(l_0\) bụ ogologo mbụ nke waya SMA, l bụ ogologo waya n'oge ọ bụla t n'otu alaka unimodal, \(\epsilon\) bụ mgbanwe emepụtara na waya SMA, na \(\alpha \) bụ akụkụ nke triangle, \(\Delta x\) bụ draịva offset (dịka egosiri na Foto 8).
Ejikọtara ihe owuwu n otu-elu niile (\(n=6\) dị na eserese a) n'usoro na \(V_{in}\) dị ka voltaji ntinye. Nkebi nke Mbụ: Ihe osise eserese nke waya SMA na nhazi bimodal n'okpuru ọnọdụ voltaji efu Nkebi nke Abụọ: A na-egosi ihe owuwu a na-achịkwa ebe a na-akpọchi waya SMA n'ihi mgbanwe ntụgharị, dịka akara uhie si gosi.
Dịka ihe akaebe nke echiche, e mepụtara draịva bimodal nke dabeere na SMA iji nwalee nsonazụ emere ka ọ dị ka nke e si dee ya na nsonaazụ nnwale. E gosiri ụdị CAD nke ihe na-eme ka ọ dị ka nke bimodal linear actuator na fig. 9a. N'aka nke ọzọ, na fig. 9c na-egosi atụmatụ ọhụrụ a tụrụ aro maka njikọ prismatic na-agbagharị agbagharị site na iji ihe na-eme ka ọ dị ka nke SMA nke nwere usoro bimodal. E ji mmepụta mgbakwunye mepụta akụkụ draịva ahụ na ngwa nbipute Ultimaker 3 Extended 3D. Ihe e ji mee mbipụta 3D nke ihe mejupụtara bụ polycarbonate nke dabara adaba maka ihe ndị na-eguzogide okpomọkụ n'ihi na ọ siri ike, na-adịgide adịgide ma nwee okpomọkụ mgbanwe iko dị elu (110-113 \(^{\circ }\) C). Na mgbakwunye, ejiri waya alloy memory shape Flexinol mee ihe na nnwale ndị ahụ, ejirikwa ihe onwunwe ndị kwekọrọ na waya Flexinol mee ihe na ihe ngosi ndị ahụ. A na-ahazi ọtụtụ waya SMA dị ka eriri dị na nhazi akwara bimodal iji nweta ike dị elu nke ndị na-eme ihe dị iche iche na-emepụta, dịka egosiri na Fig. 9b, d.
Dịka egosiri na Foto 9a, a na-akpọ akụkụ dị oke mkpa nke waya SMA aka na-agagharị agagharị nke a na-akpọ akụkụ (\(\alpha\)). Site na njikọ njedebe ejikọtara na mkpọchi aka ekpe na aka nri, a na-ejide waya SMA na akụkụ bimodal achọrọ. Ngwaọrụ spring bias nke ejiri na njikọ spring ka edoziri otu spring spring dị iche iche dịka ọnụọgụgụ (n) nke eriri SMA si dị. Na mgbakwunye, a na-eme ebe akụkụ ndị na-agagharị agagharị ka waya SMA wee pụta na gburugburu mpụga maka mkpuchi convection manyere. Efere elu na ala nke mgbakọ a na-ewepụ ewepụ na-enyere aka idobe waya SMA ka ọ dị jụụ site na ịkpụpụ ndị e mepụtara iji belata ibu. Na mgbakwunye, a na-edozi nsọtụ abụọ nke waya CMA na njedebe aka ekpe na aka nri, n'otu n'otu, site na iji crimp. A na-ejikọ plunger na otu nsọtụ nke mgbakọ a na-agagharị agagharị iji nọgide na-enwe oghere n'etiti efere elu na ala. A na-ejikwa plunger etinye ike mgbochi na sensọ site na kọntaktị iji tụọ ike mgbochi mgbe a na-arụ ọrụ waya SMA.
A na-ejikọta usoro akwara bimodal SMA n'usoro eletriki ma na-enye ike site na voltaji pulse input. N'oge okirikiri voltaji, mgbe etinyere voltaji ma kpoo waya SMA ọkụ karịa okpomọkụ mbụ nke austenite, ogologo waya dị na eriri ọ bụla ga-ebelata. Nlaghachi a na-eme ka obere ogwe aka na-agagharị rụọ ọrụ. Mgbe e wepụrụ voltaji ahụ n'otu okirikiri ahụ, waya SMA a na-ekpo ọkụ jụrụ oyi n'okpuru okpomọkụ nke elu martensite, si otú a na-alaghachi n'ọnọdụ mbụ ya. N'okpuru ọnọdụ nrụgide efu, a na-ebu ụzọ gbasaa waya SMA site na mmiri iyi iji ruo na steeti martensitic nke a detwined. Skru ahụ, nke waya SMA na-agafe, na-agagharị n'ihi mkpakọ nke itinye voltaji pulse na waya SMA (SPA na-erute usoro austenite), nke na-eduga na mmegharị nke lever na-agagharị. Mgbe a dọghachiri waya SMA, mmiri iyi bias na-emepụta ike megidere site na ịgbatịkwu mmiri iyi. Mgbe nrụgide dị na voltaji mkpali ahụ aghọọ efu, waya SMA na-agbatị ma gbanwee ọdịdị ya n'ihi oyi convection a manyere, na-eru oge martensitic abụọ.
Sistemụ ihe eji arụ ọrụ nke dabeere na SMA nke a tụrụ aro nwere nhazi bimodal ebe waya SMA dị n'akụkụ. (a) na-egosi ụdị CAD nke ihe nlereanya ahụ, nke na-ekwu maka ụfọdụ ihe mejupụtara ya na ihe ha pụtara maka ihe nlereanya ahụ, (b, d) na-anọchite anya ihe nlereanya nnwale emepụtara35. Ọ bụ ezie na (b) na-egosi echiche elu nke ihe nlereanya ahụ nwere njikọ eletriki na mmiri bias na ihe nlele nrụgide ejiri, (d) na-egosi echiche nke ntọala ahụ. (e) Eserese nke sistemụ ihe eji arụ ọrụ nke nwere waya SMA nke edobere bimodally n'oge ọ bụla t, na-egosi ntụziaka na ụzọ nke ike eriri na akwara. (c) Atụpụtala njikọ prism ntụgharị 2-DOF maka itinye ihe eji arụ ọrụ nke dabere na SMA nke nwere ụgbọelu abụọ. Dịka egosiri, njikọ ahụ na-ebufe mmegharị ahịrị site na draịva ala ruo n'aka elu, na-emepụta njikọ ntụgharị. N'aka nke ọzọ, mmegharị nke prism abụọ ahụ bụ otu ihe ahụ dị ka mmegharị nke draịva nke ọkwa mbụ nke multilayer.
E mere nnyocha nnwale na ihe atụ egosiri na Fig. 9b iji nyochaa arụmọrụ nke draịva bimodal dabere na SMA. Dịka egosiri na Fig. 10a, ntọala nnwale ahụ nwere ike DC a na-eme mmemme iji nye voltaji ntinye na waya SMA. Dịka egosiri na fig. 10b, ejiri ihe nlele nrụgide piezoelectric (PACEline CFT/5kN) tụọ ike mgbochi site na iji ihe ndekọ data Graphtec GL-2000. Onye ọbịa na-edekọ data ahụ maka ọmụmụ ihe ọzọ. Ihe nlele nrụgide na ihe nkwado chaja chọrọ ọkọnọ ike mgbe niile iji mepụta akara voltaji. A na-agbanwe akara ndị kwekọrọ na ya ka ọ bụrụ mmepụta ike dịka mmetụta nke ihe mmetụta ike piezoelectric na paramita ndị ọzọ dị ka akọwara na Tebụl 2. Mgbe etinyere pulse voltaji, okpomọkụ nke waya SMA na-abawanye, na-eme ka waya SMA gbakọọ, nke na-eme ka ihe na-eme ihe na-emepụta ike. Nsonaazụ nnwale nke mmepụta ike akwara site na pulse voltaji ntinye nke 7 V ka egosiri na fig. 2a.
(a) E tinyere sistemụ ihe eji arụ ọrụ nke dabeere na SMA n'ime nnwale ahụ iji tụọ ike nke ihe eji arụ ọrụ ahụ mepụtara. Mkpụrụ ndụ ibu ahụ na-atụ ike mgbochi ma na-enye ike site na ọkụ eletrik 24 V DC. E tinyere mbelata voltaji 7 V n'ogologo eriri ahụ dum site na iji ọkụ eletrik GW Instek nke a na-ahazi na DC. Waya SMA na-ebelata n'ihi okpomọkụ, ogwe aka na-agagharị na-akpọtụrụ mkpụrụ ndụ ibu ahụ ma na-eme ike mgbochi. A na-ejikọ mkpụrụ ndụ ibu ahụ na onye na-edekọ data GL-2000 ma echekwara data ahụ na onye ọbịa maka nhazi ọzọ. (b) Foto na-egosi usoro nke ihe mejupụtara ntọala nnwale maka ịtụ ike akwara.
Ike okpomọkụ na-akpali ihe ndị e ji echekwa ihe dị n'ụdị ebe nchekwa, ya mere okpomọkụ na-aghọ paramita dị mkpa maka ịmụ ihe gbasara ebe nchekwa ọdịdị. N'ule, dịka egosiri na Fig. 11a, e mere onyonyo okpomọkụ na nha okpomọkụ na ihe ngosi SMA-based divalerate actuator. Isi iyi DC nke a na-ahazi etinye voltaji ntinye na waya SMA na ntọala nnwale ahụ, dịka egosiri na Fig. A tụrụ mgbanwe okpomọkụ nke waya SMA n'oge dị adị site na iji igwefoto LWIR dị elu (FLIR A655sc). Onye nnabata ahụ na-eji ngwanrọ ResearchIR dekọọ data maka nhazi ọzọ. Mgbe etinyere voltaji, okpomọkụ nke waya SMA na-abawanye, na-eme ka waya SMA daa. Na fig. Fig. Fig. 2b na-egosi nsonaazụ nnwale nke okpomọkụ waya SMA na oge maka pulse voltaji ntinye 7V.
Oge ozi: Sep-28-2022
