د Nature.com د لیدنې لپاره مننه. هغه براوزر نسخه چې تاسو یې کاروئ محدود CSS ملاتړ لري. د غوره تجربې لپاره، موږ سپارښتنه کوو چې تاسو یو تازه شوی براوزر وکاروئ (یا په انټرنیټ اکسپلورر کې د مطابقت حالت غیر فعال کړئ). په عین حال کې، د دوامداره ملاتړ ډاډ ترلاسه کولو لپاره، موږ به سایټ پرته له سټایلونو او جاواسکریپټ څخه وړاندې کړو.
اکټیوټرونه په هر ځای کې کارول کیږي او د تولید او صنعتي اتومات کولو کې د مختلفو عملیاتو ترسره کولو لپاره د سم هڅونې ځواک یا تورک په کارولو سره کنټرول شوي حرکت رامینځته کوي. د ګړندي، کوچني او ډیر اغیزمن ډرایو اړتیا د ډرایو ډیزاین کې نوښت رامینځته کوي. د شکل حافظې الیاژ (SMA) ډرایوونه د دودیزو ډرایوونو په پرتله ډیری ګټې وړاندې کوي، پشمول د لوړ ځواک څخه تر وزن تناسب. پدې مقاله کې، د دوه بڼکو SMA پر بنسټ اکټیوټر رامینځته شوی چې د بیولوژیکي سیسټمونو د بڼکو عضلاتو ګټې او د SMAs ځانګړي ملکیتونه سره یوځای کوي. دا څیړنه د بایموډل SMA تار ترتیب پراساس د نوي اکټیوټر ریاضيکي ماډل رامینځته کولو او په تجربوي ډول یې ازموینې سره د SMA پخوانیو اکټیوټرونو سپړنه او غځوي. د SMA پراساس د پیژندل شوي ډرایوونو په پرتله، د نوي ډرایو د اکټیویشن ځواک لږترلږه 5 ځله لوړ دی (تر 150 N پورې). د وزن اړوند ضایع شاوخوا 67٪ دی. د ریاضيکي ماډلونو د حساسیت تحلیل پایلې د ډیزاین پیرامیټرونو تنظیم کولو او د کلیدي پیرامیټرو پوهیدو لپاره ګټورې دي. دا څیړنه نور د څو کچې Nth مرحلې ډرایو وړاندې کوي چې د متحرکاتو د لا لوړولو لپاره کارول کیدی شي. د SMA پر بنسټ د ډیپولیریټ عضلاتو فعالونکي د غوښتنلیکونو پراخه لړۍ لري، د اتومات کولو څخه نیولې تر دقیق درملو رسولو سیسټمونو پورې.
بیولوژیکي سیسټمونه، لکه د تی لرونکو حیواناتو عضلاتي جوړښتونه، کولی شي ډیری فرعي فعالونکي فعال کړي. ۱. تی لرونکي حیوانات مختلف عضلاتي جوړښتونه لري، چې هر یو یې یو ځانګړی هدف ته خدمت کوي. په هرصورت، د تی لرونکو عضلاتو د نسج ډیری جوړښت په دوو پراخو کټګوریو ویشل کیدی شي. موازي او پینیټ. په هیمسټرینګ او نورو فلیکسرونو کې، لکه څنګه چې نوم یې وړاندیز کوي، موازي عضلات د مرکزي ټنډون سره موازي عضلاتي فایبرونه لري. د عضلاتو فایبرونو سلسله د دوی شاوخوا د نښلونکي نسج لخوا په قطار کې ده او په فعاله توګه د دوی شاوخوا د نښلونکي نسج لخوا تړل شوې ده. که څه هم ویل کیږي چې دا عضلات لوی سفر لري (د سلنې لنډول)، د دوی ټول عضلاتي ځواک خورا محدود دی. برعکس، د ټرایسپس کالف عضلاتو کې ۲ (لیټرل ګیسټروکینیمس (GL) ۳، میډیل ګیسټروکینیمس (GM) ۴ او سولیوس (SOL)) او ایکسټینسر فیموریس (کواډریسیپس) ۵،۶ د پینټ عضلاتو نسج په هر عضلاتو کې موندل کیږي ۷. په پینټ جوړښت کې، د بایپنټ عضلاتو کې د عضلاتو فایبرونه د مرکزي ټنډون په دواړو خواوو کې په تریخ زاویو (پینټ زاویو) کې شتون لري. پینیټ د لاتیني کلمې "پینا" څخه راځي، چې معنی یې "قلم" ده، او لکه څنګه چې په شکل 1 کې ښودل شوي، د بڼکو په څیر بڼه لري. د پینیټ عضلاتو فایبرونه لنډ دي او د عضلاتو د طول البلد محور ته زاویه لري. د پینیټ جوړښت له امله، د دې عضلاتو ټولیز حرکت کم شوی، کوم چې د لنډولو پروسې د ټرانسورس او طول البلد اجزاو لامل کیږي. له بلې خوا، د دې عضلاتو فعالول د عضلاتو د عمومي ځواک لوړوالي لامل کیږي ځکه چې د فزیولوژیکي کراس سیکشنل ساحه اندازه کیږي. له همدې امله، د ورکړل شوي کراس سیکشنل ساحې لپاره، د پینیټ عضلات به پیاوړي وي او د موازي فایبرونو سره د عضلاتو په پرتله به لوړ ځواکونه رامینځته کړي. د انفرادي فایبرونو لخوا رامینځته شوي ځواکونه د عضلاتو په نسج کې د میکروسکوپیک کچې کې د عضلاتو ځواکونه رامینځته کوي. سربیره پردې، دا د ګړندي انقباض، د تناسلي زیان په وړاندې محافظت، تکیه کولو په څیر ځانګړي ځانګړتیاوې لري. دا د فایبر ان پټ او د عضلاتو د ځواک محصول ترمنځ اړیکه د عضلاتو د عمل لینونو سره تړلي د فایبر ترتیب ځانګړي ځانګړتیاو او جیومیټریک پیچلتیا څخه ګټه پورته کولو سره بدلوي.
د SMA پر بنسټ د موجوده عمل کوونکي ډیزاینونو سکیماتیک ډیاګرامونه د بایموډل عضلاتي جوړښت په اړه ښودل شوي، د مثال په توګه (a)، د تکتیکي ځواک تعامل استازیتوب کوي چې پکې د SMA تارونو لخوا فعال شوی لاسي شکل لرونکی وسیله په دوه څرخي خودمختار ګرځنده روبوټ کې نصب شوی9,10.، (b) د روبوټیک مدار مصنوعي غړي سره چې د SMA پسرلي بار شوي مدار مصنوعي غړي سره. د مصنوعي سترګې موقعیت د سترګو د سترګو عضلاتو څخه د سیګنال لخوا کنټرول کیږي11، (c) د SMA فعالونکي د دوی د لوړ فریکونسۍ غبرګون او ټیټ بینډ ویت له امله د اوبو لاندې غوښتنلیکونو لپاره مثالی دي. په دې ترتیب کې، د SMA اکټیوټرونه د کب د حرکت د تقلید کولو له لارې د څپې حرکت رامینځته کولو لپاره کارول کیږي، (d) د SMA اکټیوټرونه د مایکرو پایپ تفتیش روبوټ رامینځته کولو لپاره کارول کیږي چې کولی شي د انچ ورم حرکت اصول وکاروي، چې د چینل 10 دننه د SMA تارونو حرکت لخوا کنټرول کیږي، (e) د عضلاتو فایبرونو د انقباض او د ګاسټروکنیمیوس نسج کې د انقباض ځواک رامینځته کولو سمت ښیې، (f) د SMA تارونه ښیې چې د پینټ عضلاتو جوړښت کې د عضلاتو فایبرونو په بڼه تنظیم شوي.
اکټیوټرونه د دوی د پراخو غوښتنلیکونو له امله د میخانیکي سیسټمونو یوه مهمه برخه ګرځیدلې ده. له همدې امله، د کوچنیو، ګړندي او ډیر اغیزمنو ډرایو اړتیا خورا مهمه کیږي. د دوی د ګټو سره سره، دودیز ډرایوونه ګران او د ساتلو لپاره وخت نیسي ثابت شوي. هیدرولیک او نیوماتیک اکټیوټرونه پیچلي او ګران دي او د اغوستلو، غوړولو ستونزو او د اجزاو ناکامۍ تابع دي. د غوښتنې په ځواب کې، تمرکز د سمارټ موادو پراساس د لګښت مؤثره، د اندازې اصلاح شوي او پرمختللي اکټیوټرونو رامینځته کولو باندې دی. روانې څیړنې د دې اړتیا پوره کولو لپاره د شکل حافظې الیاژ (SMA) پرت لرونکي اکټیوټرونو ته ګوري. د هیرارکیکل اکټیوټرونه په دې کې ځانګړي دي چې دوی ډیری جلا اکټیوټرونه په جیومیټریک پیچلي میکرو پیمانه فرعي سیسټمونو کې سره یوځای کوي ترڅو زیات او پراخ شوي فعالیت چمتو کړي. پدې برخه کې، پورته تشریح شوي د انسان عضلاتو نسج د داسې څو پرت لرونکي اکټیویشن غوره څو پرت لرونکي مثال وړاندې کوي. اوسنۍ څیړنه د څو سطحې SMA ډرایو تشریح کوي چې د څو انفرادي ډرایو عناصرو (SMA تارونو) سره سمون لري چې په بایموډل عضلاتو کې شتون لري، کوم چې د ډرایو ټول فعالیت ښه کوي.
د ایکچویټر اصلي موخه د بریښنا انرژي بدلولو سره د میخانیکي بریښنا تولید لکه ځواک او بې ځایه کیدل دي. د شکل حافظې الیاژونه د "سمارټ" موادو یوه ټولګه ده چې کولی شي په لوړه تودوخه کې خپل شکل بیرته راولي. د لوړ بارونو لاندې، د SMA تار د تودوخې زیاتوالی د شکل بیا رغونه لامل کیږي، چې پایله یې د مختلفو مستقیم تړل شوي سمارټ موادو په پرتله د لوړ ایکچویټر انرژي کثافت دی. په ورته وخت کې، د میخانیکي بارونو لاندې، SMAs ماتیدونکي کیږي. د ځینو شرایطو لاندې، یو سایکلیک بار کولی شي میخانیکي انرژي جذب او خوشې کړي، د بیرته راګرځیدونکي هیسټریټیک شکل بدلونونه ښیې. دا ځانګړي ملکیتونه SMA د سینسرونو، وایبریشن ډمپینګ او په ځانګړي توګه ایکچویټرونو لپاره مثالی کوي 12. د دې په پام کې نیولو سره، د SMA پر بنسټ ډرایوونو کې ډیرې څیړنې شوي دي. دا باید په یاد ولرئ چې د SMA پر بنسټ ایکچویټرونه د مختلفو غوښتنلیکونو لپاره د ژباړې او روټري حرکت چمتو کولو لپاره ډیزاین شوي دي 13,14,15. که څه هم ځینې روټري ایکچویټرونه رامینځته شوي، څیړونکي په ځانګړي ډول د خطي ایکچویټرونو سره علاقه لري. دا خطي ایکچویټرونه په دریو ډوله ایکچویټرونو ویشل کیدی شي: یو اړخیز، بې ځایه کیدنه او توپیري ایکچویټرونه 16. په پیل کې، هایبرډ ډرایوونه د SMA او نورو دودیزو ډرایوونو سره په ترکیب کې رامینځته شوي. د SMA پر بنسټ د هایبرډ لینیر ایکچویټر یوه بیلګه د DC موټرو سره د SMA تار کارول دي ترڅو شاوخوا 100 N تولیدي ځواک او د پام وړ بې ځایه کیدو 17 چمتو کړي.
په بشپړ ډول د SMA پر بنسټ د ډرایوونو کې یو له لومړنیو پرمختګونو څخه د SMA موازي ډرایو وه. د ډیری SMA تارونو په کارولو سره، د SMA پر بنسټ موازي ډرایو د ټولو SMA18 تارونو په موازي ډول ځای په ځای کولو سره د ډرایو د بریښنا وړتیا لوړولو لپاره ډیزاین شوی. د ایکچویټرونو موازي اړیکه نه یوازې ډیر بریښنا ته اړتیا لري، بلکه د یو واحد تار د تولید ځواک هم محدودوي. د SMA پر بنسټ د ایکچویټرونو بله نیمګړتیا هغه محدود سفر دی چې دوی یې ترلاسه کولی شي. د دې ستونزې د حل لپاره، د SMA کیبل بیم رامینځته شو چې د بې ځایه کیدو زیاتوالي او خطي حرکت ترلاسه کولو لپاره یو انعطاف منونکی بیم لري، مګر لوړ ځواکونه یې نه تولیدول 19. د شکل حافظې الیاژونو پراساس د روبوټونو لپاره نرم خراب کیدونکي جوړښتونه او پارچه په عمده توګه د اغیزې لوړولو لپاره رامینځته شوي 20,21,22. د غوښتنلیکونو لپاره چیرې چې لوړ سرعت ته اړتیا وي، د مایکرو پمپ چلول شوي غوښتنلیکونو لپاره د پتلي فلم SMAs په کارولو سره کمپیکټ چلول شوي پمپونه راپور شوي 23. د پتلي فلم SMA جھلی د ډرایو فریکونسي د ډرایور سرعت کنټرولولو کې یو مهم فاکتور دی. له همدې امله، د SMA خطي موټورونه د SMA پسرلي یا راډ موټورونو په پرتله غوره متحرک غبرګون لري. نرم روبوټکس او ګریپینګ ټیکنالوژي دوه نور غوښتنلیکونه دي چې د SMA پر بنسټ فعالوونکي کاروي. د مثال په توګه، د 25 N فضا کلیمپ کې کارول شوي معیاري فعالوونکي ځای په ځای کولو لپاره، د شکل حافظې الیاژ موازي فعالوونکي 24 رامینځته شو. په یوه بله قضیه کې، د SMA نرم فعالوونکی د تار پراساس جوړ شوی و چې د یو ایمبیډ شوي میټریکس سره د 30 N اعظمي کشولو ځواک تولیدولو وړتیا لري. د دوی میخانیکي ملکیتونو له امله، SMAs د فعالوونکي تولید لپاره هم کارول کیږي چې د بیولوژیکي پدیدې تقلید کوي. په دې ډول پرمختګ کې د 12 حجرو روبوټ شامل دی چې د SMA سره د ځمکې د چینجي په څیر ارګانیزم بایومیټیک دی ترڅو د اور 26,27 لپاره د سینوسایډل حرکت تولید کړي.
لکه څنګه چې مخکې یادونه وشوه، د SMA پر بنسټ د فعالوونکو څخه د ترلاسه شوي اعظمي ځواک لپاره یو محدودیت شتون لري. د دې مسلې د حل لپاره، دا څیړنه د بایومیمیټیک بایموډل عضلاتو جوړښت وړاندې کوي. د شکل حافظې الیاژ تار لخوا پرمخ وړل کیږي. دا د طبقه بندي سیسټم چمتو کوي چې د شکل حافظې الیاژ تارونو کې ډیری شامل دي. تر اوسه پورې، په ادبیاتو کې د ورته جوړښت سره د SMA پر بنسټ فعالوونکو راپور نه دی ورکړل شوی. د SMA پر بنسټ دا ځانګړی او نوی سیسټم د بایموډل عضلاتو د سمون په جریان کې د SMA چلند مطالعه کولو لپاره رامینځته شوی. د موجوده SMA پر بنسټ فعالوونکو په پرتله، د دې مطالعې هدف دا و چې د بایومیمیټیک ډیوالیریټ فعالوونکو رامینځته کول وي ترڅو په کوچني حجم کې د پام وړ لوړ ځواک تولید کړي. د HVAC ودانۍ اتوماتیک او کنټرول سیسټمونو کې کارول شوي دودیز سټیپر موټرو چلول شوي ډرایوونو په پرتله، د SMA پر بنسټ د بایموډل ډرایو وړاندیز شوی ډیزاین د ډرایو میکانیزم وزن 67٪ کموي. په لاندې کې، اصطلاحات "عضلات" او "ډرایو" د یو بل سره کارول کیږي. دا څیړنه د داسې ډرایو څو فزیک سمولیشن څیړي. د داسې سیسټمونو میخانیکي چلند د تجربوي او تحلیلي میتودونو لخوا مطالعه شوی. د 7 V په ان پټ ولټاژ کې د ځواک او تودوخې ویش نور هم وڅېړل شو. وروسته، د کلیدي پیرامیټرو او د تولید ځواک ترمنځ د اړیکو د ښه پوهیدو لپاره یو پیرامیټریک تحلیل ترسره شو. په پای کې، د هایرایریکیکل ایکټیوټرونو تصور شوی او د هایرایریکیکل کچې اغیزې د مصنوعي غوښتنلیکونو لپاره د غیر مقناطیسي ایکټیوټرونو لپاره د احتمالي راتلونکي ساحې په توګه وړاندیز شوي. د پورته ذکر شوي مطالعاتو د پایلو له مخې، د واحد مرحلې معمارۍ کارول د راپور شوي SMA پر بنسټ ایکټیوټرونو په پرتله لږترلږه څلور څخه تر پنځه ځله لوړ ځواک تولیدوي. سربیره پردې، د څو کچې څو کچې ډرایو لخوا رامینځته شوی ورته ډرایو ځواک د دودیز SMA پر بنسټ ډرایو څخه لس ځله ډیر ښودل شوی. بیا څیړنه د مختلفو ډیزاینونو او ان پټ متغیرونو ترمنځ د حساسیت تحلیل په کارولو سره د کلیدي پیرامیټرونو راپور ورکوي. د SMA تار لومړنی اوږدوالی (\(l_0\)، د پنیټ زاویه (\(\alpha\)) او په هر انفرادي سټرینډ کې د واحد سټرینډونو شمیر (n) د چلولو ځواک په شدت باندې قوي منفي اغیزه لري. ځواک، پداسې حال کې چې د ان پټ ولټاژ (انرژي) په مثبت ډول سره تړاو لري.
د SMA تار د شکل حافظې اغیز (SME) ښیې چې د نکل-ټایټانیوم (Ni-Ti) الیاژونو کورنۍ کې لیدل کیږي. معمولا، SMAs د تودوخې پورې تړلي دوه مرحلې ښیې: د ټیټ تودوخې مرحله او د لوړې تودوخې مرحله. دواړه مرحلې د مختلف کرسټال جوړښتونو شتون له امله ځانګړي ځانګړتیاوې لري. د بدلون تودوخې څخه پورته د آسټینایټ مرحله (د لوړې تودوخې مرحله) کې، مواد لوړ ځواک ښیې او د بار لاندې ضعیف شکل لري. الیاژ د سټینلیس سټیل په څیر چلند کوي، نو دا د لوړ عمل فشارونو سره مقاومت کولو توان لري. د Ni-Ti الیاژونو د دې ملکیت څخه ګټه پورته کول، د SMA تارونه د عمل کونکي جوړولو لپاره تریخ شوي دي. مناسب تحلیلي ماډلونه رامینځته شوي ترڅو د SMA د تودوخې چلند بنسټیز میکانیزمونه د مختلفو پیرامیټرو او مختلفو جیومیټریونو تر اغیز لاندې پوه شي. د تجربوي او تحلیلي پایلو ترمنځ ښه موافقه ترلاسه شوه.
په انځور 9a کې ښودل شوي پروټوټایپ باندې یوه تجربوي مطالعه ترسره شوه ترڅو د SMA پر بنسټ د بایموډل ډرایو فعالیت ارزونه وکړي. د دې ملکیتونو څخه دوه، د ډرایو لخوا رامینځته شوی ځواک (د عضلاتو ځواک) او د SMA تار تودوخه (د SMA تودوخه)، په تجربوي ډول اندازه شوي. لکه څنګه چې د ولټاژ توپیر په ډرایو کې د تار په ټول اوږدوالي سره زیاتیږي، د تار تودوخه د جول تودوخې اغیزې له امله زیاتیږي. د ان پټ ولټاژ په دوه 10-s دورو کې پلي شو (په انځور 2a، b کې د سور نقطو په توګه ښودل شوی) د هر دورې ترمنځ د 15-s یخولو دورې سره. د بلاک کولو ځواک د پیزو الیکټریک فشار ګیج په کارولو سره اندازه شو، او د SMA تار د تودوخې ویش په ریښتیني وخت کې د ساینسي درجې لوړ ریزولوشن LWIR کیمرې په کارولو سره څارل شوی و (په جدول 2 کې کارول شوي تجهیزاتو ځانګړتیاوې وګورئ). ښیې چې د لوړ ولټاژ مرحلې په جریان کې، د تار تودوخه په یو ډول لوړیږي، مګر کله چې هیڅ جریان نه وي، د تار تودوخه راټیټیږي. په اوسني تجربوي ترتیب کې، د SMA تار تودوخه د یخولو په مرحله کې راټیټه شوه، مګر دا لاهم د محیطي تودوخې څخه پورته وه. په شکل 2e کې د LWIR کیمرې څخه اخیستل شوي د SMA تار د تودوخې سنیپ شاټ ښیې. له بلې خوا، په شکل 2a کې د ډرایو سیسټم لخوا رامینځته شوی بلاک کولو ځواک ښیې. کله چې د عضلاتو ځواک د پسرلي د بیا رغونې ځواک څخه ډیر شي، حرکت کوونکی لاس، لکه څنګه چې په شکل 9a کې ښودل شوی، حرکت پیل کوي. هرڅومره ژر چې عمل پیل شي، حرکت کوونکی لاس د سینسر سره تماس کې راځي، د بدن ځواک رامینځته کوي، لکه څنګه چې په شکل 2c، d کې ښودل شوی. کله چې اعظمي تودوخه \(84\,^{\circ}\hbox {C}\ ته نږدې وي، اعظمي مشاهده شوی ځواک 105 N دی.
دا ګراف د SMA تار د تودوخې او د SMA پر بنسټ د بایموډل ایکچویټر لخوا د دوو دورو په جریان کې د تولید شوي ځواک تجربوي پایلې ښیې. د ان پټ ولټاژ په دوو 10 ثانیو دورو کې پلي کیږي (د سره نقطو په توګه ښودل شوی) د هر دور ترمنځ د 15 ثانیو د یخولو دورې سره. د تجربو لپاره کارول شوی SMA تار د ډینالوی، شرکت څخه د 0.51 ملي میتر قطر فلیکسینول تار و. (a) ګراف د دوو دورو په اوږدو کې ترلاسه شوي تجربوي ځواک ښیې، (c، d) د PACEline CFT/5kN پیزو الیکټریک ځواک ټرانسډوسر کې د حرکت کونکي بازو ایکچویټرونو د عمل دوه خپلواک مثالونه ښیې، (b) ګراف د دوو دورو په جریان کې د ټول SMA تار اعظمي تودوخه ښیې، (e) د FLIR ResearchIR سافټویر LWIR کیمرې په کارولو سره د SMA تار څخه اخیستل شوی د تودوخې سنیپ شاټ ښیې. په تجربو کې په پام کې نیول شوي جیومیټریک پیرامیټرونه په جدول کې ورکړل شوي دي. یو.
د ریاضيکي ماډل د سمولیشن پایلې او تجربوي پایلې د 7V د ان پټ ولټاژ په حالت کې پرتله کیږي، لکه څنګه چې په شکل 5 کې ښودل شوي. د پیرامیټریک تحلیل پایلو سره سم او د SMA تار د ډیر تودوخې احتمال څخه مخنیوي لپاره، د 11.2 W بریښنا اکټیوټر ته ورکړل شوه. د پروګرام وړ DC بریښنا رسولو څخه د 7V د ان پټ ولټاژ په توګه د رسولو لپاره کار اخیستل شوی و، او د تار په اوږدو کې د 1.6A جریان اندازه شو. د ډرایو لخوا رامینځته شوی ځواک او د SDR تودوخه هغه وخت زیاتیږي کله چې جریان پلي کیږي. د 7V د ان پټ ولټاژ سره، د لومړي دورې د سمولیشن پایلو او تجربوي پایلو څخه ترلاسه شوی اعظمي محصول ځواک په ترتیب سره 78 N او 96 N دی. په دوهم دور کې، د سمولیشن او تجربوي پایلو اعظمي محصول ځواک په ترتیب سره 150 N او 105 N و. د بندولو ځواک اندازه کولو او تجربوي معلوماتو ترمنځ توپیر ممکن د بندولو ځواک اندازه کولو لپاره کارول شوي میتود له امله وي. تجربوي پایلې په شکل کې ښودل شوي. انځور 5a د تالاشۍ ځواک اندازه کولو سره مطابقت لري، کوم چې په پایله کې هغه وخت اندازه شو کله چې د ډرایو شافټ د PACEline CFT/5kN پیزو الیکټریک ځواک ټرانسډوسر سره په تماس کې و، لکه څنګه چې په شکل 2s کې ښودل شوي. له همدې امله، کله چې د ډرایو شافټ د یخولو زون په پیل کې د ځواک سینسر سره په تماس کې نه وي، نو ځواک سمدلاسه صفر کیږي، لکه څنګه چې په شکل 2d کې ښودل شوي. سربیره پردې، نور پیرامیټرونه چې په راتلونکو دورو کې د ځواک جوړښت اغیزه کوي د یخولو وخت ارزښتونه او په تیرو دورو کې د کنویکټیو تودوخې لیږد ضخامت دي. د انځور 2b څخه، دا لیدل کیدی شي چې د 15 ثانیو د یخولو دورې وروسته، د SMA تار د خونې تودوخې ته نه دی رسیدلی او له همدې امله د لومړي دوره (\(25\, ^{\circ}\hbox {C}\)) په پرتله په دوهم موټر چلولو دوره کې لوړ ابتدايي تودوخه (\(40\,^{\circ }\hbox {C}\)) درلوده. په دې توګه، د لومړي دورې په پرتله، د دوهم تودوخې دورې په جریان کې د SMA تار تودوخه د لومړني آسټینایټ تودوخې (\(A_s\)) ته رسیږي او د لیږد دورې په اوږدو کې اوږد پاتې کیږي، چې پایله یې فشار او ځواک وي. له بلې خوا، د تجربو او سمولیشنونو څخه ترلاسه شوي د تودوخې او یخولو دورې په جریان کې د تودوخې ویش د ترموګرافیک تحلیل څخه ترلاسه شوي مثالونو سره لوړ کیفیتي ورته والی لري. د تجربو او سمولیشنونو څخه د SMA تار حرارتي معلوماتو پرتله کولو تحلیل د تودوخې او یخولو دورې په جریان کې او د تجربوي معلوماتو لپاره د منلو وړ زغم دننه ثابتوالی ښودلی. د SMA تار اعظمي تودوخه، د لومړي دورې د سمولیشن او تجربو پایلو څخه ترلاسه شوې، په ترتیب سره \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) او \(75\,^{\circ }\hbox {C }\، ده، او په دوهم دور کې د SMA تار اعظمي تودوخه \(94\,^{\circ }\hbox {C}\) او \(83\,^{\circ }\hbox {C}\) ده. په بنسټیز ډول رامینځته شوی ماډل د شکل حافظې اغیزې اغیز تاییدوي. په دې بیاکتنه کې د ستړیا او ډیر تودوخې رول په پام کې نه دی نیول شوی. په راتلونکي کې، ماډل به د SMA تار د فشار تاریخ شاملولو لپاره ښه شي، چې دا د انجینرۍ غوښتنلیکونو لپاره ډیر مناسب کوي. د سیمولینک بلاک څخه ترلاسه شوي د ډرایو آوټ پټ ځواک او د SMA تودوخې پلاټونه د 7 V د ان پټ ولټاژ نبض په حالت کې د تجربوي معلوماتو د منلو وړ زغم دننه دي. دا د پرمختللي ریاضيکي ماډل سموالي او اعتبار تاییدوي.
د ریاضي ماډل د میټ ورکس سیمولینک R2020b چاپیریال کې د میتودونو برخه کې تشریح شوي اساسي معادلو په کارولو سره رامینځته شوی. په شکل 3b کې د سیمولینک ریاضي ماډل بلاک ډیاګرام ښیې. ماډل د 7V ان پټ ولټاژ نبض لپاره سمولیټ شوی و لکه څنګه چې په شکل 2a، b کې ښودل شوی. په سمولیشن کې کارول شوي پیرامیټرونو ارزښتونه په جدول 1 کې لیست شوي دي. د انتقالي پروسو د سمولیشن پایلې په شکل 1 او 1 کې وړاندې شوي. شکل 3a او 4. په شکل 4a، b کې د SMA تار کې هڅول شوی ولټاژ او د عمل کونکي لخوا رامینځته شوی ځواک د وخت د فعالیت په توګه ښیې. د برعکس بدلون (تودوخې) په جریان کې، کله چې د SMA تار تودوخه، \(T < A_s^{\prime}\) (د فشار له مخې تعدیل شوی آسټینایټ مرحله پیل تودوخه)، د مارټینسایټ حجم کسر (\(\dot{\xi }\)) د بدلون کچه به صفر وي. د برعکس بدلون (تودوخې) په جریان کې، کله چې د SMA تار تودوخه، \(T < A_s^{\prime}\) (د فشار له مخې تعدیل شوی آسټینایټ مرحله پیل تودوخه)، د مارټینسایټ حجم کسر (\(\dot{\ xi }\)) د بدلون کچه به صفر وي. Во время обратного превращения (нагрева), когда температура проволоки SMA، \(T < A_s^{\prime}\) (температура начала аустенитура начала аустенитуратура проволоки SMA напряжением), скорость изменения объемной доли мартенсита (\(\dot{\xi }\)) будет равно нулю. د برعکس بدلون (تودوخې) په جریان کې، کله چې د SMA تار تودوخه، \(T < A_s^{\prime}\) (د فشار له مخې تعدیل شوی آسټینایټ پیل تودوخه)، د مارټینسایټ حجم کسر (\(\dot{\ xi }\ )) د بدلون کچه به صفر وي.在反向转变（加热）过程中，当SMA 线温度\(T < A_s^{\prime}\)（应力修正奥氏体相起始温度）时，马氏体体积分数的变化率（\(五力修正奥氏体相起始温度)在 反向转变 （加热）中，当当当线温度\(t پاڼې اړوند نور معلومات په فسبوک کې اوګورئ
(a) د SMA پر بنسټ د ډیوالیرټ ایکچویټر کې د تودوخې ویش او د فشار له امله رامینځته شوي جنکشن تودوخې ښودلو سمولیشن پایله. کله چې د تار تودوخه د تودوخې په مرحله کې د آسټینایټ لیږد تودوخې څخه تیریږي، د تعدیل شوي آسټینایټ لیږد تودوخې زیاتوالی پیل کوي، او په ورته ډول، کله چې د تار راډ تودوخه د یخولو په مرحله کې د مارټینیسیټیک لیږد تودوخې څخه تیریږي، د مارټینیسیټیک لیږد تودوخې کمیږي. د عمل کولو پروسې تحلیلي ماډلینګ لپاره SMA. (د سیمولینک ماډل د هر فرعي سیسټم تفصيلي لید لپاره، د ضمیمه فایل ضمیمه برخه وګورئ.)
د مختلفو پیرامیټر ویشونو لپاره د تحلیل پایلې د 7V ان پټ ولټاژ دوه دورو لپاره ښودل شوي (د 10 ثانیو ګرمولو دورې او د 15 ثانیو یخولو دورې). پداسې حال کې چې (ac) او (e) د وخت په تیریدو سره ویش ښیې، له بلې خوا، (d) او (f) د تودوخې سره ویش ښیې. د اړوندو ان پټ شرایطو لپاره، اعظمي لیدل شوی فشار 106 MPa دی (د 345 MPa څخه کم، د تار حاصل ځواک)، ځواک 150 N دی، اعظمي بې ځایه کیدنه 270 µm ده، او لږترلږه مارټینسایټ حجم کسر 0.91 دی. له بلې خوا، د فشار بدلون او د تودوخې سره د مارټینسایټ حجم کسر کې بدلون د هیسټریسیس ځانګړتیاو سره ورته دی.
ورته وضاحت د آسټینایټ مرحلې څخه د مارټینایټ مرحلې ته د مستقیم بدلون (یخولو) لپاره پلي کیږي، چیرې چې د SMA تار تودوخه (T) او د فشار-تعدیل شوي مارټینایټ مرحلې (\(M_f^{\prime}\)) پای تودوخه غوره ده. په شکل 4d، f کې د SMA تار کې د هڅول شوي فشار (\(\sigma\)) او د مارټینایټ حجم کسر (\(\xi\)) کې بدلون د SMA تار (T) د تودوخې د بدلون د فعالیت په توګه ښودل شوی، د موټر چلولو دواړو دورو لپاره. په شکل 3a کې د SMA تار د تودوخې بدلون د ان پټ ولټاژ نبض پورې اړه لري. لکه څنګه چې له شکل څخه لیدل کیدی شي، د تار تودوخه د صفر ولټاژ او وروسته کنویکټیو یخولو کې د تودوخې سرچینې چمتو کولو سره دوام لري. د تودوخې په جریان کې، د مارټینسایټ د آسټینایټ مرحلې ته بیا بدلون هغه وخت پیل کیږي کله چې د SMA تار تودوخه (T) د فشار اصلاح شوي آسټینایټ نیوکلیشن تودوخې (\(A_s^{\prime}\)) څخه تیریږي. پدې مرحله کې، د SMA تار فشار کیږي او عمل کوونکی ځواک تولیدوي. همدارنګه د یخولو په جریان کې، کله چې د SMA تار (T) تودوخه د فشار اصلاح شوي مارټینسایټ مرحلې (\(M_s^{\prime}\)) د نیوکلیشن تودوخې څخه تیریږي، د آسټینایټ مرحلې څخه د مارټینایټ مرحلې ته مثبت لیږد شتون لري. د چلولو ځواک کمیږي.
د SMA پر بنسټ د بایموډل ډرایو اصلي کیفیتي اړخونه د سمولیشن پایلو څخه ترلاسه کیدی شي. د ولټاژ نبض ان پټ په صورت کې، د SMA تار تودوخه د جول تودوخې اغیزې له امله لوړیږي. د مارټینسایټ حجم کسر (\(\xi\)) لومړنی ارزښت 1 ته ټاکل شوی، ځکه چې مواد په پیل کې په بشپړ ډول مارټینسایټیک مرحله کې دي. لکه څنګه چې تار تودوخه ته دوام ورکوي، د SMA تار تودوخه د فشار اصلاح شوي آسټینایټ نیوکلیشن تودوخې \(A_s^{\prime}} څخه ډیریږي، چې پایله یې د مارټینسایټ حجم کسر کمیږي، لکه څنګه چې په شکل 4c کې ښودل شوي. سربیره پردې، په شکل 4e کې د عمل کونکي د سټروک ویش په وخت کې ښیي، او په شکل 5 کې - د وخت د فعالیت په توګه د چلولو ځواک. د معادلو اړوند سیسټم کې تودوخه، د مارټینسایټ حجم کسر، او فشار شامل دي چې په تار کې رامینځته کیږي، چې په پایله کې د SMA تار انقباض او د عمل کونکي لخوا رامینځته شوی ځواک. لکه څنګه چې په شکل کې ښودل شوي. په 4d، f کې، د تودوخې سره د ولتاژ بدلون او د تودوخې سره د مارټینسایټ حجم کسر توپیر د 7 V په نقل شوي قضیه کې د SMA د هیسټریسیس ځانګړتیاو سره مطابقت لري.
د موټر چلولو پیرامیټرو پرتله کول د تجربو او تحلیلي محاسبو له لارې ترلاسه شوي. تارونه د 10 ثانیو لپاره د 7 V د نبض شوي ان پټ ولټاژ سره مخ شوي، بیا د دوه دورو په اوږدو کې د 15 ثانیو (د یخولو مرحله) لپاره سړه شوي. د پنټ زاویه \(40^{\circ}\) ته ټاکل شوې او د SMA تار لومړني اوږدوالی په هر واحد پن پښه کې 83mm ته ټاکل شوی. (a) د بار سیل سره د موټر چلولو ځواک اندازه کول (b) د تودوخې انفراریډ کیمرې سره د تار د تودوخې څارنه.
د ډرایو لخوا تولید شوي ځواک باندې د فزیکي پیرامیټرو اغیزې د پوهیدو لپاره، د ټاکل شوي فزیکي پیرامیټرو لپاره د ریاضيکي ماډل حساسیت تحلیل ترسره شو، او پیرامیټرونه د دوی د نفوذ سره سم درجه بندي شول. لومړی، د ماډل پیرامیټرو نمونه اخیستل د تجربوي ډیزاین اصولو په کارولو سره ترسره شول چې د یونیفورم ویش تعقیبوي (د حساسیت تحلیل په اړه ضمیمه برخه وګورئ). پدې حالت کې، د ماډل پیرامیټرو کې د ان پټ ولټاژ (\(V_{in}\))، د SMA د تار لومړنی اوږدوالی (\(l_0\))، د مثلث زاویه (\(\alpha\))، د تعصب پسرلي ثابت (\( K_x\ ))، د تودوخې لیږد کوفیفینټ (\(h_T\)) او د یونیموډل څانګو شمیر (n) شامل دي. په بل ګام کې، د عضلاتو لوړ ځواک د مطالعې ډیزاین اړتیا په توګه غوره شو او د متغیرونو د هر سیټ پیرامیټریک اغیزې په ځواک باندې ترلاسه شوې. د حساسیت تحلیل لپاره د طوفان پلاټونه د هر پیرامیټر لپاره د ارتباط کوفیفینټونو څخه اخیستل شوي، لکه څنګه چې په شکل 6a کې ښودل شوي.
(a) د ماډل پیرامیټرونو د ارتباط ضخامت ارزښتونه او د پورته ماډل پیرامیټرونو د 2500 ځانګړو ګروپونو په اعظمي تولیدي ځواک باندې د دوی اغیز په ټورنډو پلاټ کې ښودل شوي. ګراف د څو شاخصونو د درجې ارتباط ښیې. دا روښانه ده چې \(V_{in}\) یوازینی پیرامیټر دی چې مثبت ارتباط لري، او \(l_0\) هغه پیرامیټر دی چې ترټولو لوړ منفي ارتباط لري. د مختلفو ترکیبونو کې د مختلفو پیرامیټرونو اغیز د عضلاتو د لوړ ځواک په اړه په (b, c) کې ښودل شوی. \(K_x\) له 400 څخه تر 800 N/m پورې او n له 4 څخه تر 24 پورې دی. ولټاژ (\(V_{in}\)) له 4V څخه تر 10V پورې بدل شوی، د تار اوږدوالی (\(l_{0 } \)) له 40 څخه تر 100 ملي میتر پورې بدل شوی، او د لکۍ زاویه (\ (\alpha \)) له \ (20 - 60 \, ^ {\circ }\) څخه توپیر لري.
په شکل ۶a کې د هر پیرامیټر لپاره د مختلفو ارتباط کوفیشینټونو د طوفان پلاټ ښودل شوی چې د لوړ چلولو ځواک ډیزاین اړتیاوې لري. د شکل ۶a څخه دا لیدل کیدی شي چې د ولټاژ پیرامیټر (\(V_{in}\)) مستقیم د اعظمي تولید ځواک سره تړاو لري، او د تودوخې لیږد کوفیشینټ (\(h_T\))، د اور زاویه (\( \alpha\))، د بې ځایه کیدو پسرلي ثابت (\(K_x\)) د تولید ځواک او د SMA تار لومړني اوږدوالی (\(l_0\)) سره منفي تړاو لري، او د یونیموډل څانګو شمیر (n) یو قوي معکوس اړیکه ښیې. د مستقیم ارتباط په صورت کې د ولټاژ ارتباط کوفیشینټ لوړ ارزښت په صورت کې (\(V_ {in}\)) ښیي چې دا پیرامیټر د بریښنا په تولید باندې ترټولو لوی تاثیر لري. بل ورته تحلیل د دوه محاسباتي ځایونو په مختلفو ترکیبونو کې د مختلف پیرامیټرو اغیز ارزولو سره د لوړ ځواک اندازه کوي، لکه څنګه چې په شکل ۶b، c کې ښودل شوي. \(V_{in}\) او \(l_0\)، \(\alpha\) او \(l_0\) ورته نمونې لري، او ګراف ښیي چې \(V_{in}\) او \(\alpha\ ) او \(\alpha\) ورته نمونې لري. د \(l_0\) کوچني ارزښتونه د لوړ لوړ ځواک پایله لري. نور دوه پلاټونه د شکل 6a سره مطابقت لري، چیرې چې n او \(K_x\) په منفي ډول سره تړاو لري او \(V_{in}\) په مثبت ډول سره تړاو لري. دا تحلیل د اغیزمنو پیرامیټرو تعریف او تنظیم کولو کې مرسته کوي چې له مخې یې د ډرایو سیسټم محصول ځواک، سټروک او موثریت اړتیاو او غوښتنلیک سره تطابق کیدی شي.
د څیړنې اوسنی کار د N کچو سره د سلسله ای ډرایو معرفي او څیړنه کوي. په دوه پوړیزه درجه بندۍ کې، لکه څنګه چې په شکل 7a کې ښودل شوي، چیرې چې د لومړي کچې عمل کونکي د هر SMA تار پرځای، یو بایموډل ترتیب ترلاسه کیږي، لکه څنګه چې په شکل 9e کې ښودل شوي. په شکل 7c کې ښیې چې څنګه د SMA تار د حرکت وړ بازو (مرستندویه بازو) شاوخوا ټپ شوی چې یوازې په طول البلد لوري کې حرکت کوي. په هرصورت، لومړنی حرکت وړ بازو د لومړي مرحلې څو مرحلې عمل کونکي د حرکت وړ بازو په څیر حرکت ته دوام ورکوي. معمولا، د N-مرحلې ډرایو د لومړي مرحلې ډرایو سره د \(N-1\) مرحلې SMA تار ځای په ځای کولو سره رامینځته کیږي. په پایله کې، هره څانګه د لومړي مرحلې ډرایو تقلید کوي، پرته له هغه څانګې څخه چې تار پخپله ساتي. پدې توګه، ځړول شوي جوړښتونه رامینځته کیدی شي چې هغه ځواکونه رامینځته کوي چې د لومړني ډرایو ځواکونو څخه څو ځله لوی دي. پدې څیړنه کې، د هرې کچې لپاره، د 1 متر ټول اغیزمن SMA تار اوږدوالی په پام کې نیول شوی، لکه څنګه چې په شکل 7d کې د جدول بڼه کې ښودل شوی. په هر یونیمودال ډیزاین کې د هر تار له لارې جریان او د SMA تار په هره برخه کې پایله لرونکی پری سټریس او ولټاژ په هره کچه کې یو شان دي. زموږ د تحلیلي ماډل له مخې، د تولید ځواک په مثبت ډول د کچې سره تړاو لري، پداسې حال کې چې بې ځایه کیدل په منفي ډول تړاو لري. په ورته وخت کې، د بې ځایه کیدو او عضلاتو ځواک ترمنځ یو تجارت شتون درلود. لکه څنګه چې په شکل 7b کې لیدل کیږي، پداسې حال کې چې اعظمي ځواک په ډیرو طبقو کې ترلاسه کیږي، ترټولو لوی بې ځایه کیدل په ټیټه طبقه کې لیدل کیږي. کله چې د سلسلې کچه \(N=5\) ته ټاکل شوې وه، د 2.58 kN لوړ عضلاتي ځواک د 2 مشاهده شوي سټروکونو \(\upmu\)m سره وموندل شو. له بلې خوا، د لومړي مرحلې ډرایو د 277 \(\upmu\)m په سټروک کې د 150 N ځواک تولیدوي. څو کچې فعالونکي د ریښتیني بیولوژیکي عضلاتو تقلید کولو توان لري، چیرې چې د شکل حافظې الیاژونو پراساس مصنوعي عضلات د دقیق او غوره حرکتونو سره د پام وړ لوړ ځواک تولیدولو توان لري. د دې کوچني ډیزاین محدودیتونه دا دي چې لکه څنګه چې درجه بندي زیاتیږي، حرکت خورا کمیږي او د ډرایو جوړولو پروسې پیچلتیا زیاتیږي.
(a) د دوه مرحلو (\(N=2\)) پرت لرونکي شکل حافظې الیاژ خطي عمل کونکي سیسټم په بایموډل ترتیب کې ښودل شوی. وړاندیز شوی ماډل د لومړي مرحلې پرت لرونکي عمل کونکي کې د SMA تار د بل واحد مرحلې پرت لرونکي عمل کونکي سره د ځای په ځای کولو سره ترلاسه کیږي. (c) د دوهم مرحلې څو پرت لرونکي عمل کونکي خراب شوی ترتیب. (b) د کچو شمیر پورې اړوند د ځواکونو او بې ځایه کیدو ویش تشریح شوی. دا وموندل شوه چې د عمل کونکي لوړ ځواک په ګراف کې د پیمانه کچې سره په مثبت ډول تړاو لري، پداسې حال کې چې سټروک د پیمانه کچې سره په منفي ډول تړاو لري. په هر تار کې اوسنی او مخکینۍ ولټاژ په ټولو کچو کې ثابت پاتې کیږي. (d) جدول د نلونو شمیر او د SMA تار (فایبر) اوږدوالی په هره کچه ښیې. د تارونو ځانګړتیاوې د شاخص 1 لخوا ښودل شوي، او د ثانوي څانګو شمیر (یو چې د لومړني پښې سره وصل دی) په سب سکریپټ کې ترټولو لوی شمیر لخوا ښودل شوی. د مثال په توګه، په پنځمه کچه کې، \(n_1\) د هر بایموډل جوړښت کې د SMA تارونو شمیر ته اشاره کوي، او \(n_5\) د مرستندویه پښو شمیر ته اشاره کوي (یو چې د اصلي پښې سره وصل دی).
د ډیری څیړونکو لخوا د شکل حافظې سره د SMAs چلند ماډل کولو لپاره مختلف میتودونه وړاندیز شوي، کوم چې د کرسټال جوړښت کې د میکروسکوپیک بدلونونو سره د تودوخې میخانیکي ملکیتونو پورې اړه لري چې د مرحلې لیږد سره تړاو لري. د جوړښتي میتودونو جوړښت په طبیعي ډول پیچلی دی. ترټولو عام کارول شوی فینومینولوژیکي ماډل د تاناکا لخوا وړاندیز شوی او په انجینرۍ غوښتنلیکونو کې په پراخه کچه کارول کیږي. د تاناکا لخوا وړاندیز شوی فینومینولوژیکي ماډل [28] فرض کوي چې د مارټینسایټ حجم کسر د تودوخې او فشار یو کثافاتي فعالیت دی. وروسته، لیانګ او راجرز 29 او برینسن 30 یو ماډل وړاندیز کړ چې پکې د فیز لیږد متحرکات د ولټاژ او تودوخې د کوزین فعالیت په توګه فرض شوي، ماډل ته د لږ بدلونونو سره. بیکر او برینسن د فیز ډیاګرام پر بنسټ د کاینټیک ماډل وړاندیز وکړ ترڅو د SMA موادو چلند د خپل سري بار کولو شرایطو او همدارنګه د جزوي لیږدونو لاندې ماډل کړي. بینرجي 32 د بیکر او برینسن 31 د فیز ډیاګرام ډینامیک میتود کاروي ترڅو د الهینیا او احمدیان 33 لخوا رامینځته شوي د آزادۍ مینیپلیټر واحد درجې تقلید وکړي. د پړاو ډیاګرامونو پر بنسټ د کاینټیک میتودونه، کوم چې د تودوخې سره د ولټاژ غیر مونوټونیک بدلون په پام کې نیسي، د انجینرۍ غوښتنلیکونو کې پلي کول ستونزمن دي. ایلاخینیا او احمدیان د موجوده فینومینولوژیکي ماډلونو دې نیمګړتیاوو ته پاملرنه راجلبوي او د هر ډول پیچلي بار کولو شرایطو لاندې د شکل حافظې چلند تحلیل او تعریف کولو لپاره یو پراخ فینومینولوژیکي ماډل وړاندیز کوي.
د SMA تار جوړښتي ماډل د SMA تار فشار (\(\sigma\))، فشار (\(\epsilon\))، تودوخه (T)، او د مارټینسایټ حجم کسر (\(\xi\)) ورکوي. د پدیده جوړښت ماډل لومړی د تاناکا28 لخوا وړاندیز شوی و او وروسته د لیانګ29 او برینسن30 لخوا تصویب شو. د معادلې مشتق دا بڼه لري:
چیرې چې E د SMA د ینګ د ماډول په کارولو سره ترلاسه شوی مرحله پورې تړلی دی \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) او \(E_A\) او \(E_M\) چې د ینګ د ماډول استازیتوب کوي په ترتیب سره د آسټینیتیک او مارټینیتیک مرحلو دي، او د تودوخې پراختیا ضخامت د \(\theta _T\) لخوا ښودل کیږي. د مرحلې لیږد ونډې فکتور \(\Omega = -E \epsilon _L\) دی او \(\epsilon _L\) د SMA تار کې اعظمي بیرته راګرځیدونکی فشار دی.
د فیز ډینامکس معادله د لیانګ29 لخوا رامینځته شوي کوزین فنکشن سره سمون لري او وروسته د تاناکا28 لخوا وړاندیز شوي کفایتي فنکشن پرځای د برینسن30 لخوا منل شوی. د فیز لیږد ماډل د ایلاخینیا او احمدیان34 لخوا وړاندیز شوي ماډل توسیع دی او د لیانګ29 او برینسن30 لخوا ورکړل شوي د فیز لیږد شرایطو پراساس تعدیل شوی. د دې فیز لیږد ماډل لپاره کارول شوي شرایط د پیچلي ترمومیخانیکي بارونو لاندې اعتبار لري. د وخت په هره شیبه کې، د مارټینسایټ د حجم برخې ارزښت محاسبه کیږي کله چې د تشکیلاتي معادلې ماډل کول.
د بیا بدلون معادله، چې د تودوخې شرایطو لاندې د مارټینسایټ څخه آسټینایټ ته د بدلون له لارې څرګندیږي، په لاندې ډول ده:
چیرته چې \(\xi\) د مارټینسایټ د حجم کسر دی، \(\xi _M\) د مارټینسایټ د حجم کسر دی چې د تودوخې دمخه ترلاسه کیږي، \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\)، \( \displaystyle b_A = -a_A/C_A\) او \(C_A\) – د منحني نږدې والي پیرامیټرې، T – د SMA تار تودوخه، \(A_s\) او \(A_f\) – د آسټینایټ مرحلې پیل او پای، په ترتیب سره، تودوخه.
د مستقیم بدلون کنټرول معادله، چې د سړېدو شرایطو لاندې د آسټینایټ څخه مارټینسایټ ته د مرحلې بدلون لخوا استازیتوب کیږي، دا ده:
چیرته چې \(\xi _A\) د مارټینسایټ د حجم کسر دی چې د یخولو دمخه ترلاسه کیږي، \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\)، \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) او \( C_M \) – د منحني فټینګ پیرامیټرې، T – د SMA تار تودوخه، \(M_s\) او \(M_f\) – په ترتیب سره د مارټینسایټ ابتدايي او وروستي تودوخه.
وروسته له دې چې معادلې (3) او (4) توپیر شي، د معکوس او مستقیم بدلون معادلې په لاندې بڼه ساده کیږي:
د مخ په وړاندې او شاته بدلون په جریان کې \(\eta _{\sigma}\) او \(\eta _{T}\) مختلف ارزښتونه اخلي. د \(\eta _{\sigma}\) او \(\eta _{T}\) سره تړلې اساسي معادلې اخیستل شوي او په یوه اضافي برخه کې په تفصیل سره بحث شوي دي.
د SMA تار د تودوخې د لوړولو لپاره اړین حرارتي انرژي د جول تودوخې اغیزې څخه راځي. د SMA تار لخوا جذب شوي یا خوشې شوي حرارتي انرژي د بدلون د پټې تودوخې لخوا استازیتوب کیږي. د SMA تار کې د تودوخې ضایع د جبري کنویکشن له امله ده، او د وړانګو د نه منلو وړ اغیزې ته په پام سره، د تودوخې انرژۍ توازن معادله په لاندې ډول ده:
چیرته چې \(m_{wire}\) د SMA تار ټول وزن دی، \(c_{p}\) د SMA ځانګړی تودوخې ظرفیت دی، \(V_{in}\) هغه ولتاژ دی چې په تار باندې تطبیق کیږي، \(R_{ohm} \) - د مرحلې پورې تړلی مقاومت SMA، په دې ډول تعریف شوی؛ \(R_{ohm} = (l/A_{cross})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\) چیرته چې \(r_M\) او \(r_A\) په ترتیب سره په مارټینسایټ او آسټینایټ کې د SMA پړاو مقاومت دی، \(A_{c}\) د SMA تار سطحه ساحه ده، \(\Delta H \) د شکل حافظې الیاژ دی. د تار د لیږد پټ تودوخه، T او \(T_{\infty}\) په ترتیب سره د SMA تار او چاپیریال تودوخه ده.
کله چې د شکل حافظې الیاژ تار فعال شي، تار فشار راوړي، د بایموډل ډیزاین په هره څانګه کې یو ځواک رامینځته کوي چې د فایبر ځواک په نوم یادیږي. د SMA تار په هر سټرینډ کې د فایبرونو ځواکونه یوځای د عضلاتو ځواک رامینځته کوي ترڅو فعال شي، لکه څنګه چې په شکل 9e کې ښودل شوي. د بایزینګ سپرینګ شتون له امله، د Nth څو پوړیز عمل کونکي ټول عضلاتي ځواک دا دی:
د \(N = 1\) په معادلې (7) کې ځای په ځای کولو سره، د لومړي مرحلې بایموډل ډرایو پروټوټایپ عضلاتي ځواک په لاندې ډول ترلاسه کیدی شي:
چیرې چې n د یونیموډل پښو شمیر دی، \(F_m\) د ډرایو لخوا رامینځته شوی عضلاتي ځواک دی، \(F_f\) د SMA تار کې د فایبر ځواک دی، \(K_x\) د بایس سختوالی دی. پسرلی، \(\alpha\) د مثلث زاویه ده، \(x_0\) د بایس سپرینګ لومړنی آفسیټ دی ترڅو د SMA کیبل په مخکې تنش شوي موقعیت کې وساتي، او \(\Delta x\) د عمل کونکي سفر دی.
د ډرایو ټول بې ځایه کیدل یا حرکت (\(\Delta x\)) د ولټاژ (\(\sigma\)) او فشار (\(\epsilon\)) پورې اړه لري چې د نهم مرحلې د SMA تار کې دی، ډرایو په (انځور وګورئ. د محصول اضافي برخه):
کینیماتیک معادلې د ډرایو د خرابوالي (\(\ایپسیلون\)) او بې ځایه کیدو یا بې ځایه کیدو (\(\ډیلټا x\)) ترمنځ اړیکه ورکوي. د Arb تار د لومړني Arb تار اوږدوالی (\(l_0\)) او د تار اوږدوالی (l) د فعالیت په توګه د هر وخت t په یوه یونیموډل څانګه کې د Arb تار خرابوالی په لاندې ډول دی:
چیرته چې \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) د \(\Delta\)ABB ' کې د کوزین فورمول په پلي کولو سره ترلاسه کیږي، لکه څنګه چې په شکل 8 کې ښودل شوي. د لومړي پړاو ډرایو لپاره (\(N = 1\))، \(\Delta x_1\) \(\Delta x\) دی، او \(\alpha _1\) \(\alpha \) دی لکه څنګه چې په شکل 8 کې ښودل شوي، د معادلې (11) څخه د وخت توپیر کولو او د l ارزښت ځای په ځای کولو سره، د فشار کچه په لاندې ډول لیکل کیدی شي:
چیرته چې \(l_0\) د SMA تار لومړنی اوږدوالی دی، l د تار اوږدوالی دی چې په هر وخت کې t په یوه یونیموډل څانګه کې وي، \(\ایپسیلون\) هغه تخریب دی چې په SMA تار کې رامینځته شوی، او \(\الفا \) د مثلث زاویه ده، \(\ډیلټا x\) د ډرایو آفسیټ دی (لکه څنګه چې په 8 شکل کې ښودل شوی).
ټول n واحد-چوټي جوړښتونه (\(n=6\) په دې شکل کې) د \(V_{in}\) سره د ان پټ ولټاژ په توګه په لړۍ کې وصل دي. مرحله I: د صفر ولټاژ شرایطو لاندې په بایموډل ترتیب کې د SMA تار سکیماتیک ډیاګرام مرحله II: یو کنټرول شوی جوړښت ښودل شوی چیرې چې د SMA تار د برعکس تبادلې له امله فشار شوی، لکه څنګه چې د سره کرښې لخوا ښودل شوی.
د مفهوم د ثبوت په توګه، د SMA پر بنسټ بایموډل ډرایو د تجربوي پایلو سره د بنسټیزو مساواتو د نقلي مشتق ازموینې لپاره رامینځته شوی. د بایموډل خطي عمل کونکي CAD ماډل په شکل 9a کې ښودل شوی. له بلې خوا، په شکل 9c کې د دوه طیاره SMA پر بنسټ عمل کونکي په کارولو سره د گردش پریزماتیک اتصال لپاره وړاندیز شوی نوی ډیزاین ښیې چې د بایموډل جوړښت سره. د ډرایو اجزا د الټیمیکر 3 توسیع شوي 3D پرنټر کې د اضافه کولو تولید په کارولو سره جوړ شوي. د اجزاو د 3D چاپ لپاره کارول شوي مواد پولی کاربونیټ دي چې د تودوخې مقاومت لرونکي موادو لپاره مناسب دي ځکه چې دا قوي، دوامدار دی او د شیشې د لیږد لوړ تودوخه لري (110-113 \(^{\circ }\) C). سربیره پردې، ډینالوی، انکارپوریشن د فلیکسینول شکل حافظې الیاژ تار په تجربو کې کارول شوی و، او د فلیکسینول تار سره مطابقت لرونکي مادي ملکیتونه په سمولیشنونو کې کارول شوي. څو SMA تارونه د عضلاتو په دوه اړخیز ترتیب کې د فایبرونو په توګه تنظیم شوي ترڅو د څو پوړیزو فعالینو لخوا تولید شوي لوړ ځواک ترلاسه کړي، لکه څنګه چې په شکل 9b، d کې ښودل شوي.
لکه څنګه چې په شکل 9a کې ښودل شوي، هغه حاد زاویه چې د حرکت وړ بازو SMA تار لخوا رامینځته کیږي د زاویې (\(\alpha\)) په نوم یادیږي. د ټرمینل کلیمپونو سره چې کیڼ او ښي کلیمپونو سره وصل دي، د SMA تار په مطلوب بایموډل زاویه کې ساتل کیږي. د پسرلي نښلونکي کې ساتل شوی د بایس پسرلي وسیله د SMA فایبرونو شمیر (n) سره سم د مختلف بایس پسرلي توسیع ګروپونو تنظیم کولو لپاره ډیزاین شوې. سربیره پردې، د حرکت کونکو برخو موقعیت داسې ډیزاین شوی چې د SMA تار د جبري کنویکشن یخولو لپاره بهرني چاپیریال ته ښکاره شي. د جلا کیدو وړ اسمبلۍ پورتنۍ او ښکته پلیټونه د وزن کمولو لپاره ډیزاین شوي خارج شوي کټ آوټونو سره د SMA تار یخ ساتلو کې مرسته کوي. سربیره پردې، د CMA تار دواړه پایونه په ترتیب سره د کریمپ په واسطه کیڼ او ښیې ټرمینلونو ته ټاکل شوي دي. یو پلنجر د حرکت وړ اسمبلۍ یوې پای سره وصل دی ترڅو د پورتنۍ او ښکته پلیټونو ترمنځ پاکوالی وساتي. پلنجر د تماس له لارې سینسر ته د بلاک کولو ځواک پلي کولو لپاره هم کارول کیږي ترڅو د SMA تار فعال کیدو پرمهال د بلاک کولو ځواک اندازه کړي.
د بایموډل عضلاتو جوړښت SMA په بریښنایی ډول په لړۍ کې وصل دی او د ان پټ نبض ولټاژ لخوا ځواکمن شوی. د ولټاژ نبض دورې په جریان کې، کله چې ولټاژ پلي کیږي او د SMA تار د آسټینایټ د لومړني تودوخې څخه پورته تودوخه کیږي، د هر تار کې د تار اوږدوالی لنډ کیږي. دا بیرته راګرځول د حرکت وړ بازو فرعي اسمبلۍ فعالوي. کله چې ولټاژ په ورته دوره کې صفر شو، تودوخه شوی SMA تار د مارټینایټ سطحې د تودوخې لاندې سړه شو، په دې توګه خپل اصلي موقعیت ته راستون شو. د صفر فشار شرایطو لاندې، د SMA تار لومړی په غیر فعال ډول د بایس پسرلي لخوا غځول کیږي ترڅو جلا شوي مارټینسیتیک حالت ته ورسیږي. سکرو، چې له لارې یې SMA تار تیریږي، د SMA تار ته د ولټاژ نبض پلي کولو له امله رامینځته شوي کمپریشن له امله حرکت کوي (SPA د آسټینایټ مرحلې ته رسیږي)، کوم چې د حرکت وړ لیور عمل ته لار هواروي. کله چې د SMA تار بیرته راګرځول کیږي، د بایس پسرلي د پسرلي نور غځولو سره یو مخالف ځواک رامینځته کوي. کله چې د امپلس ولټاژ فشار صفر شي، د SMA تار اوږدیږي او د جبري کنویکشن یخولو له امله خپل شکل بدلوي، دوه ګونی مارټینسیټیک پړاو ته رسیږي.
د SMA پر بنسټ وړاندیز شوی خطي عمل کوونکی سیسټم یو بایموډل ترتیب لري چې پکې د SMA تارونه زاویه شوي دي. (a) د پروټوټایپ CAD ماډل ښیې، کوم چې د پروټوټایپ لپاره ځینې برخې او د دوی معنی یادوي، (b، d) د پرمختللي تجربوي پروټوټایپ استازیتوب کوي35. پداسې حال کې چې (b) د پروټوټایپ پورته لید ښیې چې د بریښنایی اتصالونو او بایس سپرینګونو او فشار ګیجونو کارول کیږي، (d) د تنظیم لید لید ښیې. (e) د خطي عمل کولو سیسټم ډیاګرام چې د SMA تارونه په هر وخت t کې په بایموډلي ډول ځای په ځای شوي، د فایبر او عضلاتو ځواک لارښوونه او کورس ښیې. (c) د دوه الوتکې SMA پر بنسټ عمل کوونکی ځای په ځای کولو لپاره د 2-DOF گردشي پریزماتیک اتصال وړاندیز شوی. لکه څنګه چې ښودل شوي، لینک د لاندې ډرایو څخه پورتنۍ بازو ته خطي حرکت لیږدوي، یو گردشي اتصال رامینځته کوي. له بلې خوا، د پریزمونو جوړه حرکت د څو پوړ لومړي مرحلې ډرایو حرکت سره ورته دی.
په شکل 9b کې ښودل شوي پروټوټایپ باندې یوه تجربوي مطالعه ترسره شوه ترڅو د SMA پر بنسټ د بایموډل ډرایو فعالیت ارزونه وکړي. لکه څنګه چې په شکل 10a کې ښودل شوي، تجربوي ترتیب د SMA تارونو ته د ان پټ ولټاژ رسولو لپاره د پروګرام وړ DC بریښنا رسولو څخه جوړ و. لکه څنګه چې په شکل 10b کې ښودل شوي، د پیزو الیکټریک فشار ګیج (PACEline CFT/5kN) د ګرافټیک GL-2000 ډیټا لاګر په کارولو سره د بلاک کولو ځواک اندازه کولو لپاره کارول شوی و. معلومات د نورو مطالعې لپاره کوربه لخوا ثبت شوي. د فشار ګیجونه او چارج امپلیفیرونه د ولټاژ سیګنال تولید لپاره دوامداره بریښنا رسولو ته اړتیا لري. اړونده سیګنالونه د پیزو الیکټریک ځواک سینسر او نورو پیرامیټرو حساسیت سره سم د بریښنا تولیداتو ته بدلیږي لکه څنګه چې په جدول 2 کې تشریح شوي. کله چې د ولټاژ نبض پلي کیږي، د SMA تار تودوخه لوړیږي، د SMA تار د فشار لامل کیږي، کوم چې د عمل کونکي ځواک تولیدولو لامل کیږي. د 7 V د ان پټ ولټاژ نبض لخوا د عضلاتو ځواک د تولید تجربوي پایلې په شکل 2a کې ښودل شوي.
(a) په تجربه کې د SMA پر بنسټ د خطي عمل کونکي سیسټم د عمل کونکي لخوا رامینځته شوي ځواک اندازه کولو لپاره رامینځته شوی و. د بار حجره د بلاک کولو ځواک اندازه کوي او د 24 V DC بریښنا رسولو لخوا ځواکمن کیږي. د GW انسټیک پروګرام وړ DC بریښنا رسولو په کارولو سره د کیبل په ټول اوږدوالي کې د 7 V ولټاژ ډراپ پلي شو. د SMA تار د تودوخې له امله راټیټیږي، او حرکت کونکی لاس د بار حجرې سره اړیکه نیسي او د بلاک کولو ځواک کاروي. د بار حجره د GL-2000 ډیټا لاګر سره وصل دی او معلومات د نورو پروسس کولو لپاره په کوربه کې زیرمه شوي. (b) ډیاګرام چې د عضلاتو ځواک اندازه کولو لپاره د تجربوي تنظیم اجزاو سلسله ښیې.
د شکل حافظې الیاژونه د تودوخې انرژۍ لخوا هڅول کیږي، نو تودوخه د شکل حافظې پدیدې مطالعې لپاره یو مهم پیرامیټر کیږي. په تجربوي ډول، لکه څنګه چې په شکل 11a کې ښودل شوي، د تودوخې عکس العمل او د تودوخې اندازه کول د پروټوټایپ SMA پر بنسټ د ډیوالیرټ ایکچویټر په واسطه ترسره شوي. د پروګرام وړ DC سرچینې په تجربوي ترتیب کې د SMA تارونو ته د ان پټ ولټاژ پلي کړ، لکه څنګه چې په شکل 11b کې ښودل شوي. د SMA تار د تودوخې بدلون په ریښتیني وخت کې د لوړ ریزولوشن LWIR کیمرې (FLIR A655sc) په کارولو سره اندازه شو. کوربه د نورو وروسته پروسس کولو لپاره د معلوماتو ثبتولو لپاره د ResearchIR سافټویر کاروي. کله چې د ولټاژ نبض پلي کیږي، د SMA تار تودوخه لوړیږي، چې د SMA تار د کمیدو لامل کیږي. په انځور 2b کې د 7V ان پټ ولټاژ نبض لپاره د وخت په پرتله د SMA تار د تودوخې تجربوي پایلې ښیې.
د پوسټ وخت: سپتمبر-۲۸-۲۰۲۲
