Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт.Сез кулланган браузер версиясенең CSS ярдәме чикләнгән.Иң яхшы тәҗрибә өчен без яңартылган браузерны кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'та туры килү режимын сүндерегез).Шул ук вакытта, дәвамлы ярдәмне тәэмин итү өчен, без сайтны стильләр һәм JavaScriptсыз күрсәтәчәкбез.
Актуаторлар бөтен җирдә кулланыла һәм җитештерүдә һәм сәнәгать автоматизациясендә төрле операцияләр башкару өчен дөрес дулкынландыргыч көч яки момент кулланып контроль хәрәкәт ясыйлар.Тизрәк, кечерәк һәм эффектив саклагычларга ихтыяҗ - саклагыч дизайнында яңалык.Форма хәтер эретмәсе (SMA) саклагычлары гадәти саклагычларга караганда берничә өстенлек тәкъдим итә, шул исәптән югары көч-авырлык коэффициенты.Бу диссертациядә биологик системаларның мамык мускулларының өстенлекләрен һәм SMA-ның уникаль үзлекләрен берләштергән ике каурыйлы SMA нигезендә актуатор эшләнде.Бу тикшеренү элеккеге SMA актуаторларын өйрәнә һәм киңәйтә, бимодаль SMA чыбык аранжировкасы нигезендә яңа актуаторның математик моделен эшләп һәм аны эксперименталь рәвештә сынап.SMA нигезендә билгеле саклагычлар белән чагыштырганда, яңа саклагычның эш көче ким дигәндә 5 тапкырга югарырак (150 Н га кадәр).Тиешле авырлык 67% тәшкил итә.Математик модельләргә сизгерлек анализы нәтиҗәләре дизайн параметрларын көйләү һәм төп параметрларны аңлау өчен файдалы.Бу тикшеренү алга таба динамиканы тагын да көчәйтү өчен кулланыла торган күп дәрәҗә Nth этап саклагычын тәкъдим итә.SMA нигезендәге dipvalerate мускул актуаторларының автоматизация төзүдән алып, наркотиклар җибәрү системасына кадәр бик күп кушымталары бар.
Имезүчеләрнең мускул структуралары кебек биологик системалар бик күп нечкә актуаторларны активлаштыра ала1.Имезүчеләрнең төрле мускул структуралары бар, аларның һәрберсе билгеле бер максатка хезмәт итә.Ләкин, имезүчеләрнең мускул тукымасының структурасының күп өлешен ике киң категориягә бүлеп була.Параллель һәм каләм.Гамстрингларда һәм башка флексорларда, исемнән күренгәнчә, параллель мускулура үзәк таралышка параллель мускул җепселләренә ия.Мускул җепселләре чылбыры тезелеп, әйләнә-тирәдәге тоташтыргыч тукымалар белән тоташтырылган.Бу мускулларның зур экскурсиясе бар (процент кыскарту), аларның гомуми мускул көче бик чикле.Моннан аермалы буларак, бозау мускуллары2 (латаль гастрокнемий (GL) 3), урта гастрокнемий (GM) 4 һәм солеус (SOL)) һәм экспенсор феморис (квадрисепс) һәр мускулда 5,6 каләм мускул тукымасы табыла7.Пиннат структурасында, бипеннат мускулурасындагы мускул җепселләре үзәк таралышның ике ягында да облига почмакларында (пиннат почмаклары) бар.Пеннат латинча "penna" сүзеннән килә, ул "каләм" дигәнне аңлата, һәм, инҗирдә күрсәтелгәнчә.1 каурыйга охшаган.Каләм мускулларының җепселләре кыскарак һәм мускулның озын күчәренә почмаклы.Пиннат структурасы аркасында, бу мускулларның гомуми хәрәкәтчәнлеге кими, бу кыскарту процессының аркылы һәм озын компонентларына китерә.Икенче яктан, бу мускулларның активлашуы физиологик кисемтәләр өлкәсен үлчәү ысулы аркасында гомуми мускул көченә китерә.Шуңа күрә, кисемтәләр өчен, пеннат мускуллары көчлерәк булачак һәм параллель җепселле мускулларга караганда югарырак көч тудырачак.Аерым җепселләр тудырган көчләр шул мускул тукымасында макроскопик дәрәҗәдә мускул көчләрен барлыкка китерәләр.Моннан тыш, ул тиз кысылу, киеренке зыяннан саклау, ястык кебек уникаль үзенчәлекләргә ия.Ул җепсел кертү һәм мускул көче арасындагы бәйләнешне үзгәртә, мускулларның хәрәкәт сызыклары белән бәйле җепсел аранжировкасының уникаль үзенчәлекләрен һәм геометрик катлаулылыгын кулланып.
Бимодаль мускул архитектурасына карата булган SMA нигезендәге актуатор конструкцияләренең схематик схемалары күрсәтелә, мәсәлән (а), ике тәгәрмәчле автоном мобиль роботка SMA чыбыклары ярдәмендә кул формасындагы җайланма куелган тактиль көченең үзара тәэсирен күрсәтә., (б) Роботик орбиталь протез, антагонистик урнаштырылган SMA язгы йөкләнгән орбиталь протез.Протез күзенең торышы күзнең окуляр мускулыннан алынган сигнал белән идарә ителә11, в) СМА актуаторлары ешлык реакциясе һәм аз үткәргеч киңлеге аркасында су асты кушымталары өчен идеаль.Бу конфигурациядә SMA актуаторлары балык хәрәкәтен симуляцияләп дулкын хәрәкәтен булдыру өчен кулланыла, г) SMA актуаторлары микро торба инспекция роботын ясау өчен кулланыла, ул дюйм кортлары хәрәкәте принцибын куллана ала, 10 канал эчендә SMA чыбыклары хәрәкәте белән идарә ителә, (e) кысылу мускул җепселләренең юнәлешен күрсәтә һәм мускул җепселләрендәге мускул көчләрен формалаштыра.
Актуаторлар киң кулланылышлары аркасында механик системаларның мөһим өлешенә әйләнделәр.Шуңа күрә кечерәк, тизрәк һәм эффектив саклагычларга ихтыяҗ критик булып китә.Аларның өстенлекләренә карамастан, традицион саклагычлар кыйммәт һәм саклау өчен күп вакыт таләп итә.Гидротехник һәм пневматик актуаторлар катлаулы һәм кыйммәт, кием, майлау проблемаларына һәм компонентларның ватылуына дучар булалар.Таләпкә җавап итеп, төп игътибар акыллы материалларга нигезләнгән чыгымлы, оптимизацияләнгән һәм алдынгы актуаторларны үстерүгә юнәлтелгән.Даими тикшеренүләр бу ихтыяҗны канәгатьләндерү өчен форма хәтер эретмәсе (SMA) катламлы актуаторларны карыйлар.Иерархик актуаторлар уникаль, чөнки алар күп дискрет актуаторларны геометрик катлаулы макро масштаблы субсистемаларга берләштерәләр, киңәйтелгән һәм киңәйтелгән функцияне тәэмин итәләр.Бу уңайдан, югарыда тасвирланган кеше мускул тукымасы мондый күпкатлы актуациянең искиткеч күпкатлы мисалы булып тора.Хәзерге тикшеренү күп дәрәҗәдәге SMA дискны тасвирлый, берничә индивидуаль диск элементлары (SMA чыбыклары), бимодаль мускулларда булган җепсел ориентациясенә тигезләнгән, бу гомуми саклагыч эшләрен яхшырта.
Актуаторның төп максаты - электр энергиясен әйләндереп көч һәм күчерү кебек механик энергия чыгару.Форма хәтер эретмәләре - югары температурада формаларын торгыза алырлык "акыллы" материаллар классы.Highгары йөкләр астында, SMA чыбыкларының температурасының артуы форманы торгызуга китерә, нәтиҗәдә төрле бәйләнешле акыллы материаллар белән чагыштырганда энергия тыгызлыгы югарырак.Шул ук вакытта, механик йөкләр астында, СМА ватык була.Аерым шартларда цикллы йөк механик энергияне үзләштерә һәм җибәрә ала, кире гистеретик форма үзгәрүен күрсәтә.Бу уникаль үзенчәлекләр SMA сенсорлар, тибрәнү дампинг һәм аеруча актуаторлар өчен идеаль итә12.Шуны истә тотып, SMA нигезендәге саклагычларда бик күп тикшеренүләр булды.Әйтергә кирәк, SMA нигезендәге актуаторлар төрле кушымталар өчен тәрҗемә һәм әйләнү хәрәкәтен тәэмин итү өчен эшләнгән13,14,15.Кайбер әйләнүче актуаторлар эшләнсә дә, тикшерүчеләр аеруча сызыклы актуаторлар белән кызыксына.Бу сызыклы актуаторларны өч төр актуаторга бүлеп була: бер үлчәмле, күчерү һәм дифференциаль актуаторлар 16.Башта гибрид саклагычлар SMA һәм башка гадәти саклагычлар белән берлектә ясалган.SMA нигезендәге гибрид сызыклы актуаторның шундый мисалларының берсе - 100 м тирәсе чыгару көчен тәэмин итү өчен DC двигателе белән SMA чыбыкларын куллану һәм зур күчерү17.
СМА нигезендә саклагычларда беренче эшләнмәләрнең берсе - SMA параллель саклагыч.Берничә SMA чыбыкларын кулланып, SMA нигезендәге параллель саклагыч барлык SMA18 чыбыкларын параллель куеп, саклагычның көчен арттыру өчен эшләнгән.Актуаторларның параллель тоташуы күбрәк көч таләп итми, бер чыбыкның чыгу көчен дә чикли.СМА нигезендәге актуаторларның тагын бер җитешсезлеге - алар ирешә алган чикләнгән сәяхәт.Бу проблеманы чишү өчен, күчерүне арттыру һәм сызыклы хәрәкәткә ирешү өчен, SMA кабель балкышы булдырылды, ләкин югары көчләр тудырмады19.Йомшак деформацияләнгән структуралар һәм форма хәтер эретмәләренә нигезләнгән роботлар өчен тукымалар беренче чиратта тәэсирне көчәйтү өчен эшләнде20,21,22.Highгары тизлек кирәк булган кушымталар өчен компакт йөртүче насослар микропум белән эшләнгән кушымталар өчен нечкә пленка SMA кулланып хәбәр иттеләр23.Нечкә пленка SMA мембранасының саклагыч ешлыгы йөртүче тизлеген контрольдә тотуда төп фактор.Шуңа күрә, SMA сызыклы двигательләр SMA язы яки таяк двигательләренә караганда яхшырак динамик реакциягә ия.Йомшак робототехника һәм тарту технологиясе - SMA нигезендәге актуаторларны кулланган тагын ике кушымта.Мәсәлән, 25 N космик кыскычта кулланылган стандарт актуаторны алыштыру өчен, 24 форма хәтер эретмәсе параллель актуатор эшләнде.Башка очракта, SMA йомшак актуаторы 30 Н көченең максималь тарту көчен чыгарырга сәләтле урнаштырылган матрица булган чыбык нигезендә ясалган, аларның механик үзлекләре аркасында, SMA шулай ук ​​биологик күренешләрне охшатучы актуаторлар җитештерү өчен кулланыла.Мондый үсешнең берсе 12 күзәнәкле роботны үз эченә ала, ул SMA белән җир кортына охшаган организмның биомиметикы, синусоидаль хәрәкәтне утка чыгару өчен 26,27.
Алда әйтелгәнчә, булган SMA нигезендәге актуаторлардан алынган максималь көчнең чикләре бар.Бу проблеманы чишү өчен, бу тикшеренү биомиметик бимодаль мускул структурасын тәкъдим итә.Форма хәтер эретмәсе чыбык белән идарә ителә.Бу берничә форма хәтер эретү чыбыкларын үз эченә алган классификация системасын тәкъдим итә.Бүгенге көндә әдәбиятта охшаш архитектурасы булган SMA нигезендә актуаторлар турында хәбәр ителмәгән.СМАга нигезләнгән бу уникаль һәм роман системасы бимодаль мускулларны тигезләү вакытында SMA тәртибен өйрәнү өчен эшләнде.Хәзерге SMA нигезендәге актуаторлар белән чагыштырганда, бу тикшерүнең максаты - кечкенә күләмдә зуррак көчләр тудыру өчен биомиметик дипвалерат актуатор булдыру иде.HVAC төзелешен автоматлаштыру һәм контроль системаларында кулланылган гадәти үтүче двигательләр белән чагыштырганда, SMA нигезендә тәкъдим ителгән бимодаль диск дизайны саклагыч механизмының авырлыгын 67% ка киметә.Түбәндә "мускул" һәм "йөртүче" терминнары бер-берсен кулланалар.Бу тикшерү мондый саклагычның мультипизика симуляциясен тикшерә.Мондый системаларның механик тәртибе эксперименталь һәм аналитик ысуллар белән өйрәнелде.Көч һәм температураның бүленеше 7 V кертү көчәнешендә алга таба тикшерелде, соңыннан төп параметрлар һәм чыгару көче арасындагы бәйләнешне яхшырак аңлау өчен параметрик анализ ясалды.Ниһаять, иерархик актуаторлар күз алдына китерелде һәм иерархик дәрәҗәдәге эффектлар протез кушымталары өчен магнит булмаган актуаторлар өчен потенциаль өлкә буларак тәкъдим ителде.Studiesгарыда күрсәтелгән тикшеренүләр нәтиҗәләре буенча, бер этаплы архитектураны куллану, SMA нигезендәге актуаторлардан ким дигәндә дүрт-биш тапкыр артыграк көч чыгара.Моннан тыш, күп дәрәҗә күп дәрәҗәле диск белән тудырылган шул ук саклагыч көче гадәти SMA нигезендәге саклагычлардан ун тапкырга күбрәк күрсәтелде.Аннары тикшерү төрле конструкцияләр һәм кертү үзгәрүләре арасында сизгерлек анализы ярдәмендә төп параметрларны хәбәр итә.SMA чыбыкның башлангыч озынлыгы (\ (l_0 \)), пиннат почмагы (\ (\ альфа \)) һәм һәрбер чыбыктагы бер полосалар саны (n) йөртү көченең зурлыгына тискәре йогынты ясыйлар.көч, кертү көчәнеше (энергия) уңай корреляция булып чыкты.
SMA чыбыклары никель-титан (Ni-Ti) эретмәләр гаиләсендә күрелгән форма хәтер эффектын (SME) күрсәтәләр.Гадәттә, СМАлар температурага бәйле ике этапны күрсәтәләр: түбән температура һәм югары температура фазасы.Ике этапта да төрле кристалл структуралар булу сәбәпле уникаль үзенчәлекләр бар.Трансформация температурасы өстендә булган остенит фазасында (югары температура фазасы) материал югары көч күрсәтә һәм йөк астында начар деформацияләнә.Эретү тотрыксыз корыч кебек тоела, шуңа күрә ул югары хәрәкәт басымына каршы тора ала.Ni-Ti эретмәләренең бу милегеннән файдаланып, SMA чыбыклары актуатор формалаштыралар.Төрле параметрлар һәм төрле геометрия тәэсирендә СМАның җылылык тәртибенең төп механикасын аңлау өчен тиешле аналитик модельләр эшләнде.Эксперименталь һәм аналитик нәтиҗәләр арасында яхшы килешү алынды.
СМА нигезендә бимодаль саклагычның эшләвен бәяләү өчен 9а рәсемдә күрсәтелгән прототипта эксперименталь тикшеренү үткәрелде.Бу характеристикаларның икесе, саклагыч (мускул көче) һәм SMA чыбыкларының температурасы (SMA температурасы) эксперименталь рәвештә үлчәнде.Двигательдәге чыбыкның бөтен озынлыгы буенча көчәнеш аермасы арта барган саен, Джул җылыту эффекты аркасында чыбык температурасы арта.Керү көчәнеше ике 10-циклда кулланылды (2а, б. Рәсемдә кызыл нокталар рәвешендә), һәр цикл арасында 15-суыту чоры белән.Блоклау көче пиезоэлектрик штамм үлчәү ярдәмендә үлчәнде, һәм SMA чыбыкларының температурасы бүленеше фәнни дәрәҗәдәге югары резолюцияле LWIR камерасы ярдәмендә реаль вакытта күзәтелде (2 нче таблицада кулланылган җиһазларның үзенчәлекләрен карагыз).югары көчәнеш этабында чыбыкның температурасы монотоник рәвештә артуын күрсәтә, ләкин ток агып чыкмаганда, чыбык температурасы төшүне дәвам итә.Хәзерге эксперименталь көйләүдә, суыту этабында SMA чыбыкларының температурасы төште, ләкин ул әле тирә температурадан югары иде.Инҗирдә.2e LWIR камерасыннан алынган SMA чыбыктагы температураның скриншотын күрсәтә.Икенче яктан, инҗирдә.2а саклагыч системасы тудырган блоклау көчен күрсәтә.Мускул көче язның торгызу көченнән артканда, 9а рәсемдә күрсәтелгәнчә, хәрәкәтләнә торган кул хәрәкәтләнә башлый.Актуация башлангач, хәрәкәтләнүче кул сенсор белән контактка керә, инҗирдә күрсәтелгәнчә, тән көче булдыра.2с, д.Максималь температура \ (84 \, ^ {\ circ} \ hbox {C} \) якын булганда, күзәтелгән максималь көч 105 Н.
Графикта SMA чыбыкларының температурасының эксперименталь нәтиҗәләре һәм ике цикл вакытында SMA нигезендәге бимодаль актуатор тудырган көч күрсәтелә.Керү көчәнеше ике 10 секундта (кызыл нокталар рәвешендә күрсәтелә) һәр цикл арасында 15 секунд суыту вакыты белән кулланыла.Экспериментлар өчен кулланылган SMA чыбык Диналлойдан 0,51 мм диаметрлы Флексинол чыбык булган. LWIR камерасы.Экспериментларда исәпкә алынган геометрик параметрлар таблицада китерелгән.бер.
Математик модельнең симуляция нәтиҗәләре һәм эксперименталь нәтиҗәләр 7В көчәнеш шартларында чагыштырыла, 5 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә.Параметрик анализ нәтиҗәләре буенча һәм SMA чыбыкларының артык кызып китү мөмкинлеген булдырмас өчен, актуаторга 11,2 Вт көче бирелде.7В кертү көчәнеше итеп программалаштырыла торган DC электр белән тәэмин итү кулланылды, һәм чыбык аша 1,6А ток үлчәнде.Драйвердан барлыкка килгән көч һәм ток кулланылганда SDR температурасы арта.7В кертү көчәнеше белән, симуляция нәтиҗәләреннән һәм беренче циклның эксперименталь нәтиҗәләреннән алынган максималь чыгару көче тиешенчә 78 N һәм 96 N.Икенче циклда симуляциянең һәм эксперименталь нәтиҗәләрнең максималь чыгару көче тиешенчә 150 N һәм 105 N.Окклюзия көчен үлчәү белән эксперименталь мәгълүмат арасындагы туры килмәү окклюзия көчен үлчәү ысулы белән булырга мөмкин.Инҗирдә күрсәтелгән эксперименталь нәтиҗәләр.5а бикләү көченең үлчәвенә туры килә, ул үз чиратында, саклагыч вал PACEline CFT / 5kN пиезоэлектрик көч кондукторы белән контактта үлчәнде, инҗирдә күрсәтелгәнчә.2с.Шуңа күрә, саклагыч вал суыту зонасы башында көч сенсоры белән контактта булмаганда, 2d рәсемдә күрсәтелгәнчә, көч шунда ук нульгә әйләнә.Моннан тыш, киләсе циклларда көч формалашуга тәэсир итүче башка параметрлар - суыту вакытының кыйммәтләре һәм алдагы циклда конвектив җылылык үткәрү коэффициенты.Инҗирдән.2б, 15 секунд суыту чорыннан соң, SMA чыбык бүлмә температурасына җитмәгәнен һәм беренче йөртү циклында беренче цикл белән чагыштырганда (\ (40 \, ^ {\ circ} \ hbox {C} \)) югары температура булганын күрергә мөмкин (\ (25 \, ^ {\ circ} \ hbox {C} \)).Шулай итеп, беренче цикл белән чагыштырганда, икенче җылыту циклы вакытында SMA чыбыкларының температурасы башлангыч остенит температурасына (\ (A_s \)) элегрәк барып җитә һәм күчү чорында озаграк тора, нәтиҗәдә стресс һәм көч.Икенче яктан, экспериментлардан һәм симуляцияләрдән алынган җылыту һәм суыту цикллары вакытында температураның бүленеше термографик анализ мисалларына югары сыйфатлы охшашлыкка ия.Экспериментлардан һәм симуляцияләрдән SMA чыбык җылылык мәгълүматларын чагыштырма анализлау җылыту һәм суыту циклларында һәм эксперименталь мәгълүматлар өчен кабул ителгән толерантлык эчендә эзлеклелек күрсәтте.Беренче циклдагы симуляция һәм экспериментлар нәтиҗәләреннән алынган SMA чыбыкларының максималь температурасы \ (89 \, ^ {\ circ} \ hbox {C} \) һәм \ (75 \, ^ {\ circ} \ hbox {C} \), һәм икенче циклда SMA чыбыкларының максималь температурасы \ (94 \, ^ {\ circ} \ hbox {C} \ h).Фундаменталь эшләнгән модель форма хәтер эффектының эффектын раслый.Бу рецензиядә ару һәм артык кызу роле каралмады.Киләчәктә модель SMA чыбыкларының стресс тарихын кертү өчен камилләштереләчәк, аны инженерлык кушымталары өчен кулайрак итәчәк.Симулинк блогыннан алынган саклагыч чыгару көче һәм SMA температурасы участоклары 7 V кертү көчәнеше импульсы шартларында эксперименталь мәгълүматларның рөхсәт ителгән толерантлыгы эчендә, бу эшләнгән математик модельнең дөреслеген һәм ышанычлылыгын раслый.
Математик модель MathWorks Simulink R2020b мохитендә методлар бүлегендә тасвирланган төп тигезләмәләрне кулланып эшләнде.Инҗирдә.3б Симулинк математика моделенең блок схемасын күрсәтә.Модель 7В кертү көчәнеш импульсы өчен симуляцияләнгән, 2а, б.Симуляциядә кулланылган параметрларның кыйммәтләре 1-нче таблицада күрсәтелгән, вакытлы процессларны симуляцияләү нәтиҗәләре 1 һәм 1 нче рәсемнәрдә күрсәтелгән, 3а һәм 4. Рәсемнәр.4а, b SMA чыбыктагы индуктив көчәнешне һәм актуатор тудырган көчне вакыт функциясе итеп күрсәтә. Кире трансформация (җылыту) вакытында, SMA чыбык температурасы булганда, \ (T <A_s ^ {\ prime} \) (стресс-үзгәртелгән остенит фазаның башлангыч температурасы), мартенсит күләменең үзгәрү тизлеге (\ (\ dot {\ xi} \)) нуль булачак. Кире трансформация (җылыту) вакытында, SMA чыбык температурасы булганда, \ (T <A_s ^ {\ prime} \) (стресс-үзгәртелгән остенит фазаның башлангыч температурасы), мартенсит күләменең үзгәрү тизлеге (\ (\ dot {\ xi} \)) нуль булачак. Во время обратного превращения (нагрева), когда адя проволоки СМА, \ (Т <А_с ^ {\ премьер} \) нулю. Кире трансформация вакытында (җылыту), SMA чыбыкның температурасы булганда, \ (T <A_s ^ {\ prime} \) (стресс-үзгәртелгән остенит башлану температурасы), мартенсит күләменең үзгәрү тизлеге (\ (\ dot {\ xi} \)) нуль булачак.在 反向 转变 MA MA MA MA MA MA ((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((T t t t (t При обратном превращении (нагреве) при провококи СПФ \ (Т <А_с ^ prime \ прим} \) Кире трансформация (җылыту) SMA чыбык температурасында \ (T <A_s ^ {\ prime} \) (остенит фазасының нуклеяциясе температурасы, стресс өчен төзәтелгән), мартенситның күләм өлешенең үзгәрү тизлеге (\ (\ dot {\ xi} \)) нульгә тигез булачак.Шуңа күрә, стресс үзгәрү тизлеге (\ (\ нокта {\ сигма} \)) штамм тизлегенә (\ (\ нокта {\ эпсилон} \)) һәм температура градиентына (\ (\ нокта {T} \)) (1) тигезләмәсе ярдәмендә генә бәйле булачак.Ләкин, SMA чыбык температурада арта һәм кисешкәндә (\ (A_s ^ {\ prime} \)), остенит фазасы формалаша башлый, һәм (\ (\ dot {\ xi} \)) тигезләмәнең бирелгән кыйммәте итеп кабул ителә.Шуңа күрә көчәнешнең үзгәрү тизлеге (\ (\ нокта {\ сигма} \)) \ (\ dot {\ epsilon}, \ dot {T} \) белән идарә ителә һәм \ (\ dot {\ xi} \) формулада бирелгәнгә тигез.Бу җылылык циклы вакытында вакыт үзгәрүчән стресс һәм көч карталарында күзәтелгән градиент үзгәрешләрне аңлата, 4а, б.
а) СМА нигезендәге дивалератор актуаторда температураның бүленүен һәм стресска китерелгән тоташу температурасын күрсәтүче симуляция нәтиҗәсе.Тимер температурасы җылыту стадиясендә остенит күчү температурасын узгач, үзгәртелгән остенит күчү температурасы арта башлый, һәм шулай ук, чыбык чыбык температурасы суыту стадиясендә мартенсит күчү температурасын кичкәндә, мартенсит күчү температурасы кими.Актуация процессын аналитик модельләштерү өчен SMA.(Симулинк моделенең һәр субсистемасын җентекләп карау өчен, өстәмә файлның кушымта бүлеген карагыз.)
Төрле параметрлар тарату өчен анализ нәтиҗәләре 7В кертү көчәнешенең ике циклында күрсәтелә (10 секунд җылыту циклы һәм 15 секунд суыту циклы).(Ac) һәм (e) вакыт белән таратуны сурәтләсәләр, икенче яктан, (г) һәм (f) температура белән таратуны күрсәтәләр.Тиешле кертү шартлары өчен максималь күзәтелгән стресс 106 MPa (345 MPa-тан ким, чыбык җитештерү көче), көч 150 N, максималь күчерү 270 µm, һәм минималь мартенсит күләм күләме 0,91.Икенче яктан, стрессның үзгәрүе һәм мартенситның температурасы белән күләм өлешенең үзгәрүе гистерез характеристикасына охшаш.
Шул ук аңлатма остенит фазасыннан мартенсит фазасына туры трансформациягә (суытуга) кагыла, монда SMA чыбык температурасы (T) һәм стресс үзгәртелгән мартенсит фазасының соңгы температурасы (\ (M_f ^ {\ prime} \)) бик яхшы.Инҗирдә.4d, f индуктив стрессның үзгәрүен күрсәтә (\ (\ сигма \)) һәм мартенситның (\ (\ xi \)) SMA чыбыкындагы SMA чыбык (T) температурасы үзгәрү функциясе буларак, ике йөртү циклы өчен.Инҗирдә.3а рәсемдә кертү көчәнешенең импульсына карап вакыт белән SMA чыбык температурасының үзгәрүе күрсәтелә.Рәсемнән күренгәнчә, чыбыкның температурасы нуль көчәнешендә һәм аннан соң конвектив суытуда җылылык чыганагы белән артуны дәвам итә.Heatingылыту вакытында мартенситның остенит фазасына ретрансформациясе SMA чыбык температурасы (T) стресс белән төзәтелгән остенит нуклеяция температурасын кичкәндә башлана (\ (A_s ^ {\ prime} \)).Бу этапта SMA чыбыклары кысыла һәм актуатор көч чыгара.Шулай ук ​​суыту вакытында, SMA чыбык (T) температурасы стресс-үзгәртелгән мартенсит фазасының нуклеяция температурасын кичкәндә (\ (M_s ^ {\ prime} \)) остенит фазасыннан мартенсит фазасына уңай күчү була.йөртүче көче кими.
СМА нигезендә бимодаль дискның төп сыйфат аспектларын симуляция нәтиҗәләреннән алырга мөмкин.Вольтлы импульс кертелгән очракта, Joule җылыту эффекты аркасында SMA чыбыкларының температурасы арта.Мартенсит күләменең фракциясенең башлангыч бәясе (\ (\ xi \)) 1гә куелган, чөнки материал башта тулы мартенсит фазасында.Тимер чыбык җылынуын дәвам иткәндә, SMA чыбыкның температурасы стресс белән төзәтелгән остенит нуклеяция температурасыннан артып китә \ (A_s ^ {\ prime} \), нәтиҗәдә мартенсит күләменең кимүе 4-нче рәсемдә күрсәтелгән.Моннан тыш, инҗирдә.4e актуаторның инсультларын вакытында, инҗирдә таратуны күрсәтә.5 - вакыт функциясе буларак йөртү көче.Бәйләнешле тигезләмәләр системасы температураны, мартенсит күләменең фракциясен һәм чыбыкта үсә торган стрессны үз эченә ала, нәтиҗәдә SMA чыбыкларының кысылуы һәм актуатор тудырган көч.Инҗирдә күрсәтелгәнчә.4d, f, температура белән көчәнешнең үзгәрүе һәм температура белән мартенсит күләменең вакланмасы үзгәрүе 7 V симуляцияләнгән очракта СМАның гистерез характеристикасына туры килә.
Машина йөртү параметрларын чагыштыру экспериментлар һәм аналитик исәпләүләр ярдәмендә алынган.Чылбырлар 10 В эчендә 7 В көчәнеш кертү көчәнешенә дучар ителделәр, аннары ике циклда 15 секундка суытылдылар.Пиннат почмагы \ (40 ^ {\ circ} \) итеп куелган һәм һәр пин аягында SMA чыбыкның озынлыгы 83 мм итеп куелган.а) йөртүче көчен йөк күзәнәге белән үлчәү (б) Термаль инфракызыл камера белән чыбык температурасын күзәтү.
Физик параметрларның саклагыч җитештергән көчкә тәэсирен аңлау өчен, математик модельнең сайланган физик параметрларга сизгерлеген анализлау үткәрелде, параметрлар аларның йогынтысы буенча урнаштырылды.Беренчедән, модель параметрларын сайлау эксперименталь дизайн принциплары ярдәмендә эшләнде (бердәм бүлүдән соң) (сизгерлекне анализлау өстәмә бүлеген карагыз).Бу очракта модель параметрларына кертү көчәнеше (\ (V_ {in} \)), башлангыч SMA чыбык озынлыгы (\ (l_0 \)), өчпочмак почмагы (\ (\ альфа \)), язгы даими (\ (K_x \)), конвектив җылылык тапшыру коэффициенты (\ (h_T \)) һәм унимодаль ботаклар саны (n) керә.Киләсе адымда, мускулларның иң югары көче өйрәнү дизайны таләбе итеп сайланды һәм һәр үзгәрүченең параметрик эффектлары көчкә алынды.Сорауларга анализ ясау өчен торнадо участоклары 6а-нчы рәсемдә күрсәтелгәнчә, һәр параметр өчен корреляция коэффициентларыннан алынган.
а) Торнадо сюжетында модель параметрларының корреляция коэффициенты һәм аларның 2500 уникаль төркемнең максималь чыгару көченә тәэсире күрсәтелгән.График берничә күрсәткечнең дәрәҗә корреляциясен күрсәтә.Билгеле, \ (V_ {in} \) - уңай корреляцияле бердәнбер параметр, һәм \ (l_0 \) - иң югары тискәре корреляция параметры.Төрле комбинацияләрдәге төрле параметрларның иң югары мускул көченә тәэсире (b, c) күрсәтелгән.\.
Инҗирдә.6а һәр параметр өчен төрле корреляция коэффициентларының торнадо сюжетын күрсәтә.Инҗирдән.6а көчәнеш параметрының (\ (V_ {in} \)) максималь чыгару көче белән турыдан-туры бәйләнгәнен күрергә мөмкин, һәм конвектив җылылык тапшыру коэффициенты (\ (h_T \)), ялкын почмагы (\ (\ alfa \)), күчерелмә язгы даими (\ (K_x \)) чыгу көче һәм башлангыч озынлык (\ l) Туры корреляция булганда көчәнеш корреляция коэффициентының кыйммәтрәк булган очракта (\ (V_ {in} \)) бу параметрның энергия чыганагына иң зур йогынты ясавын күрсәтә.Тагын бер охшаш анализ иң югары көчне ике исәпләү киңлегенең төрле комбинацияләрендәге төрле параметрларның тәэсирен бәяләп үлчәп, 6б, с.\ (}\ (L_0 \) кечерәк кыйммәтләре иң югары көчләргә китерә.Калган ике участок 6а рәсемгә туры килә, монда n һәм \ (K_x \) тискәре корреляцияләнгән һәм \ (V_ {in} \) уңай корреляцияләнгән.Бу анализ тәэсир итү параметрларын билгеләргә һәм көйләргә ярдәм итә, алар ярдәмендә чыгу көче, инсульт һәм саклагыч системасының эффективлыгы таләпләргә һәм куллануга яраклаштырыла ала.
Хәзерге тикшеренү эше N дәрәҗәсе булган иерархик саклагычларны кертә һәм тикшерә.Ике дәрәҗә иерархиядә, 7а рәсемдә күрсәтелгәнчә, анда беренче дәрәҗәдәге актуаторның һәр SMA чыбыклары урынына, инҗирдә күрсәтелгәнчә, ике яклы аранжировкага ирешәләр.9e.Инҗирдә.7c SMA чыбыкның озынлыкка таба хәрәкәтләнүче кул (ярдәмче кул) тирәсендә ничек яраланганын күрсәтә.Ләкин, төп хәрәкәтләнүче кул 1 этаплы күп этаплы актуаторның күчерелгән кулы белән бер үк хәрәкәтне дәвам итә.Гадәттә, N-этаплы диск \ (N-1 \) этаптагы SMA чыбыкны беренче этаптагы диск белән алыштырып ясала.Нәтиҗәдә, чыбыкның үзен тоткан филиалдан кала, һәр филиал беренче этап драйвыннан үрнәк ала.Шул рәвешле, төп саклагычларның көчләреннән берничә тапкыр зуррак көчләр тудырган оя корылган структуралар барлыкка килергә мөмкин.Бу тикшеренүдә, һәр дәрәҗә өчен, гомуми эффектив SMA чыбык озынлыгы 1 м исәпкә алынды, 7 нче рәсемдә таблица форматында күрсәтелгәнчә.Unәр унимодаль дизайндагы һәр чыбык аша ток һәм барлыкка килгән престресс һәм көчәнеш һәр SMA чыбык сегментында бер дәрәҗәдә.Безнең аналитик модель буенча, чыгару көче дәрәҗә белән уңай корреляцияләнә, ә күчерү тискәре корреляциядә.Шул ук вакытта, күчерү һәм мускул көче арасында сәүдә-сату булды.Инҗирдә күрсәтелгәнчә.7б, максималь көч иң күп катламда ирешелсә, иң зур күчерү иң түбән катламда күзәтелә.Иерархия дәрәҗәсе \ (N = 5 \) итеп куелгач, 2 күзәтелгән инсульт \ (\ upmu \) м белән 2,58 кН иң югары мускул көче табылды.Икенче яктан, беренче этап саклагыч 277 \ (\ upmu \) м сугуда 150 N көч чыгара.Күп дәрәҗә актуаторлар чын биологик мускулларны охшатырга сәләтле, монда форма хәтер эретмәләренә нигезләнгән ясалма мускуллар төгәл һәм нечкә хәрәкәтләр белән сизелерлек югарырак көчләр булдыра ала.Бу миниатюрлаштырылган дизайнның чиклелеге шунда ки, иерархия арта барган саен, хәрәкәт бик кими һәм саклагыч җитештерү процессының катлаулылыгы арта.
а) Ике этаплы (\ (N = 2 \)) катлам форма хәтер эретмәсе сызыклы актуатор системасы ике яклы конфигурациядә күрсәтелә.Тәкъдим ителгән модель SMA чыбыкларын беренче этаптагы катлаулы актуаторны башка бер этаплы актуаторга алыштырып ирешелә.в) Икенче этаптагы күпкатлы актуаторның деформацияләнгән конфигурациясе.б) дәрәҗәләр санына карап көчләрнең һәм күчерелмәләрнең бүленеше сурәтләнә.Актуаторның иң югары көче графиктагы масштаб дәрәҗәсе белән уңай корреляцияләнгән, инсульт масштаб дәрәҗәсе белән тискәре корреляцияләнгән.Wireәр чыбыктагы ток һәм алдан көчәнеш барлык дәрәҗәләрдә даими кала.г) таблицада краннар саны һәм SMA чыбыкларының (җепсел) озынлыгы күрсәтелә.Чылбырларның характеристикалары 1 индексы белән күрсәтелә, һәм икенчел ботаклар саны (төп аякка тоташкан) язылудагы иң күп сан белән күрсәтелә.Мәсәлән, 5 дәрәҗәдә, \ (n_1 \) һәр бимодаль структурада булган SMA чыбыклары санын, һәм \ (n_5 \) ярдәмче аяклар санын (төп аякка тоташкан) күрсәтә.
Күпчелек тикшерүчеләр тарафыннан форма хәтере булган СМАларның тәртибен модельләштерү өчен төрле ысуллар тәкъдим ителде, алар фаза күчү белән бәйле кристалл структурасындагы макроскопик үзгәрешләр озатучы термомеханик үзлекләргә бәйле.Конституцион ысулларны формалаштыру табигый катлаулы.Иң еш кулланыла торган феноменологик модель Tanaka28 тарафыннан тәкъдим ителә һәм инженерлык кушымталарында киң кулланыла.Танака тәкъдим иткән феноменологик модель мартенситның күләм өлеше температураның һәм стрессның экспоненциаль функциясе дип фаразлый.Соңрак, Лянг һәм Роджерс29 һәм Бринсон30 модель тәкъдим иттеләр, анда фазага күчү динамикасы көчәнеш һәм температураның косин функциясе булып кабул ителде, модельгә аз үзгәрешләр кертелде.Бекер һәм Бринсон фаз схемасына нигезләнгән кинетик модель тәкъдим иттеләр, SMA материалларының үз-үзләрен йөкләү шартларында, шулай ук ​​өлешчә күчүдә.Banerjee32 Bekker һәм Brinson31 фаза схемасы динамикасы ысулын куллана, Элахиния һәм Ахмадиан тарафыннан эшләнгән ирек манипуляторының бер дәрәҗәсен охшату өчен.Фаз схемаларына нигезләнгән кинетик ысуллар, көчәнешнең температура белән булмаган монотоник үзгәрүен исәпкә алып, инженерлык кушымталарында тормышка ашыру кыен.Элахиния һәм Ахмадия булган феноменологик модельләрнең бу җитешсезлекләренә игътибар итәләр һәм теләсә нинди катлаулы йөкләү шартларында хәтернең формасын анализлау һәм билгеләү өчен киңәйтелгән феноменологик модель тәкъдим итәләр.
SMA чыбыкның структур моделе стресс (\ (\ сигма \)), штамм (\ (\ эпсилон \)), температура (T), һәм SMA чыбыкның мартенсит күләм өлеше (\ (\ xi \)) бирә.Феноменологик нигезләү моделе башта Tanaka28 тарафыннан тәкъдим ителгән, соңрак Liang29 һәм Brinson30 тарафыннан кабул ителгән.Тигезләмәнең туемы формага ия:
монда E - фазага бәйле SMA Young модуласы \ (\ дисплей стиле E = \ xi E_M + (1- \ xi) E_A \) һәм \ (E_A \) һәм \ (E_M \) Яшь модулын күрсәтүче остенитик һәм мартенситик этаплар, һәм җылылык киңәю коэффициенты \ (\ theta _T \) белән күрсәтелә.Фазага күчү өлеше факторы \ (\ Омега = -E \ эпсилон _L \) һәм \ (\ эпсилон _L \) - SMA чыбыкларында торгызыла торган максималь штамм.
Фаз динамикасы тигезләмәсе Liang29 тарафыннан эшләнгән һәм соңрак Tanaka28 тәкъдим иткән экспоненциаль функция урынына Brinson30 тарафыннан кабул ителгән косин функциясенә туры килә.Фаза күчү моделе - Элахиния һәм Ахмадиан34 тәкъдим иткән һәм Liang29 һәм Brinson30 биргән фаза күчү шартларына нигезләнеп үзгәртелгән модельнең киңәйтелүе.Бу этапка күчү моделе өчен кулланылган шартлар катлаулы термомеханик йөкләр астында гамәлдә.Вакытның һәр мизгелендә, мартенситның күләм өлешенең бәясе конституцион тигезләмәне модельләштергәндә исәпләнә.
Мартенситның җылыту шартларында остенитка күчүе белән идарә итүче ретрансформация тигезләмәсе түбәндәгечә:
монда \ (\ xi \) - мартенситның күләм өлеше, \ (\ xi _M \) - җылыту алдыннан алынган мартенситның күләм өлеше, \ (\ дисплей стиле a_A = \ pi / (A_f - A_s) \), \ остенит фазасы, температура.
Суыту шартларында остенитның мартенситка фаза трансформациясе белән күрсәтелгән туры трансформация контроле тигезләмәсе:
монда \ (\ xi _A \) - суытылганчы алынган мартенситның күләм өлеше, \ (\ дисплей стиле a_M = \ pi / (M_s - M_f) \), \
(3) һәм (4) тигезләмәләре дифференциацияләнгәннән соң, кире һәм туры трансформация тигезләмәләре түбәндәге формага гадиләштерелгән:
Алга һәм артка үзгәрү вакытында \ (\ eta _ {\ сигма} \) һәм \ (\ eta _ {T} \) төрле кыйммәтләр алалар.\ (\ Eta _ {\ сигма} \) һәм \ (\ eta _ {T} \) белән бәйле төп тигезләмәләр алынган һәм өстәмә бүлектә җентекләп тикшерелгән.
SMA чыбыкларының температурасын күтәрү өчен кирәк булган җылылык энергиясе Joule җылыту эффектыннан килә.SMA чыбык белән сеңдерелгән яки чыгарылган җылылык энергиясе трансформациянең яшерен җылылыгы белән күрсәтелә.SMA чыбыктагы җылылык югалту мәҗбүри конвекция аркасында килеп чыга, һәм нурланышның әһәмиятсез эффектын исәпкә алып, җылылык энергиясе балансы тигезләмәсе түбәндәгечә:
Кайда \ (m_ {чыбык} \) - SMA чыбыкның гомуми массасы, \ (c_ {p} \) - SMAның махсус җылылык сыйдырышлыгы, \ (V_ {in} \) - чыбыкка кулланылган көчәнеш, \ (R_ {ohm} \) - фазага бәйле каршылык SMA, дип билгеләнгән;\ (R_ {ohm} = (l / A_ {кросс})Тимер чыбыкның яшерен җылылыгы, T һәм \ (T _ {\ infty} \) - SMA чыбык һәм әйләнә-тирә мохит температурасы.
Форма хәтер эретмәсе чыбыклары эшләгәндә, чыбык кысыла, җепсел көче дип аталган бимодаль дизайнның һәр тармагында көч барлыкка китерә.СМА чыбыкларының һәр чыбыкындагы җепселләрнең көче 9-нчы рәсемдә күрсәтелгәнчә эшләргә мускул көчен барлыкка китерәләр.Ике яклы чишмә булу сәбәпле, N күпкатлы актуаторның гомуми мускул көче:
\ (N = 1 \) (7) тигезләмәсенә алыштырып, беренче этапның мускул көче бимодаль саклагыч прототибын түбәндәгечә алырга мөмкин:
монда n - унимодаль аяклар саны, \ (F_m \) - саклагычтан барлыкка килгән мускул көче, \ (F_f \) - SMA чыбыктагы җепсел көче, \ (K_x \) - икейөзлелек.яз, \ (\ альфа \) - өчпочмакның почмагы, \ (x_0 \) - SMA кабелен алдан киеренке хәлдә тоту өчен, язның башлангыч офсеты, һәм \ (\ Delta x \) - актуатор сәяхәте.
Драйверның гомуми күчерелүе яки хәрәкәте (\ (\ Delta x \)) көчәнешкә (\ (\ сигма \)) һәм N этапның SMA чыбыкындагы штаммга (\ (\ epsilon \)) бәйле рәвештә, саклагыч куелган (чыгарылышның өстәмә өлешен кара):
Кинематик тигезләмәләр саклагыч деформациясе (\ (\ epsilon \)) белән күчерү яки күчерү (\ (\ Delta x \)) арасындагы бәйләнешне бирә.Арб чыбыкларының деформациясе башлангыч Arb чыбык озынлыгы (\ (l_0 \)) һәм чыбык озынлыгы (l) теләсә кайсы вакытта бер унимодаль тармакта түбәндәгечә:
монда \ (l = \ sqrt {l_0 ^ 2 + (\ Delta x_1) ^ 2 - 2 l_0 (\ Delta x_1) \ cos \ alpha _1} \) косин формуласын \ (\ Delta \) ABB'да кулланып алынган, 8 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, беренче этап драйвы өчен (\ (N = 1 \)), \ 8 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, вакытны тигезләмәдән аерып һәм l кыйммәтен алыштырып, штамм ставкасы болай языла ала:
монда \ (l_0 \) - SMA чыбыкның башлангыч озынлыгы, l - бер унимодаль тармакта теләсә нинди вакытта чыбыкның озынлыгы, \ (\ epsilon \) - SMA чыбыкында эшләнгән деформация, һәм \ (\ alpha \) - өчпочмак почмагы, \ (\ Delta x \) - диск офсеты (8 нче рәсемдә күрсәтелгән).
Барлык n беркатлы структуралар (\ (n = 6 \) бу рәсемдә) кертү көчәнеше буларак \ (V_ {in} \) белән бер-берсенә бәйләнгән.I этап: нуль көчәнеш шартларында бимодаль конфигурациядә SMA чыбыкларының схематик схемасы II этап: Контроль структура кызыл сызык күрсәткәнчә кире конверсия аркасында кысылган урында күрсәтелә.
Концепциянең дәлиле буларак, эксперименталь нәтиҗәләр белән төп тигезләмәләрнең симуляцияләнгән чыгарылышын сынау өчен SMA нигезендәге бимодаль диск эшләнде.Бимодаль сызыклы актуаторның CAD моделе инҗирдә күрсәтелгән.9а.Икенче яктан, инҗирдә.9c ике яклы SMA нигезендәге актуаторны кулланып, ике яклы призматик тоташу өчен тәкъдим ителгән яңа дизайнны күрсәтә.Драйвер компонентлары Ultimaker 3 киңәйтелгән 3D принтерда өстәмә җитештерү ярдәмендә эшләнгән.Компонентларны 3D бастыру өчен кулланылган материал поликарбонат, ул җылылыкка чыдам материаллар өчен яраклы, чөнки ул көчле, чыдам һәм пыялага күчү температурасы югары (110-113 \ (^ {\ circ} \) C).Моннан тыш, экспериментларда Dynalloy, Inc. Флексинол формасының хәтер эретмәсе чыбыклары кулланылды, һәм симуляцияләрдә Флексинол чыбыкларына туры килгән матди үзлекләр кулланылды.Берничә SMA чыбыклары мускулларның ике яклы аранжировкасында булган җепселләр рәвешендә урнаштырылган, күпкатлы актуаторлар җитештергән югары көчләрне алу өчен, 9б, д.
9а рәсемдә күрсәтелгәнчә, SMA чыбыкның хәрәкәтләнүче кулы белән барлыкка килгән кискен почмак почмак дип атала (\ (\ alfa \)).Терминал кыскычлары сул һәм уң кыскычларга бәйләнгәндә, SMA чыбык кирәкле бимодаль почмакта тотыла.Язгы тоташтыргычта тотылган язгы җайланма SMA җепселләренең саны (n) буенча төрле язгы киңәйтү төркемнәрен көйләү өчен эшләнгән.Моннан тыш, хәрәкәтләнүче өлешләрнең урнашуы шулай итеп эшләнгән, SMA чыбыклары конвекция суыту өчен тышкы мохиткә тәэсир итсен өчен.Аерыла торган җыюның өске һәм аскы тәлинкәләре SMA чыбыкларын салкынлыкны сакларга ярдәм итә, авырлыкны киметү өчен эшләнгән.Моннан тыш, CMA чыбыкларының ике очын да сул һәм уң терминалларга тоташтыралар.Theгары һәм аскы тәлинкәләр арасыннан чистарту өчен, күчергеч җыюның бер очына плунгер бәйләнгән.Пунгер шулай ук ​​сенсорга блоклау көчен контакт аша куллану өчен кулланыла, SMA чыбык эшләгәндә блоклау көчен үлчәү өчен.
Бимодаль мускул структурасы SMA электр белән бер-бер артлы тоташтырылган һәм кертү импульс көчәнеше белән эшләнә.Вольт импульс циклы вакытында, көчәнеш кулланылганда һәм SMA чыбык остенитның башлангыч температурасыннан җылытылганда, һәр чыбыктагы чыбык озынлыгы кыскартыла.Бу тарту хәрәкәтләнүче кулны җыюны активлаштыра.Шул ук циклда көчәнеш нульгә салынгач, җылытылган SMA чыбык мартенсит өслеге температурасы астында суытылды, шуның белән элеккеге хәленә кайтты.Стрессның нуль шартларында, SMA чыбыклары пассив рәвештә чистартылган мартенсит халәтенә кадәр сузыла.СМА чыбыклары аша узучы винт, SMA чыбыкларына көчәнеш импульсын кулланып ясалган кысылу аркасында хәрәкәтләнә (SPA остенит фазасына җитә), бу хәрәкәтләнүче рычагның актуациясенә китерә.СМА чыбыклары тартылгач, язгы язны тагын да сузып каршы көч тудыра.Импульс көчәнешендәге стресс нульгә әверелгәч, SMA чыбык озынрак һәм формасын үзгәртә, мәҗбүри конвекция суыту аркасында, икеләтә мартенсит фазасына җитә.
Тәкъдим ителгән SMA нигезендә сызыклы актуатор системасы ике яклы конфигурациягә ия, анда SMA чыбыклары почмаклы.а) прототипның CAD моделен сурәтли, анда кайбер компонентлар һәм аларның прототип өчен мәгънәләре искә алына, (b, d) эшләнгән эксперименталь прототипны күрсәтә35.(B) электр тоташулары, ике яклы чишмәләр һәм кулланылган штамм приборлары белән прототипның өске күренешен күрсәтсә, г) урнаштыруның перспектив күренешен күрсәтә.(e) СМА чыбыклары белән сызыклы актуация системасы схемасы, теләсә кайсы вакытта ике тапкыр урнаштырылган, җепсел һәм мускул көченең юнәлешен һәм барышын күрсәтә.в) ике самолетлы SMA нигезендәге актуатор урнаштыру өчен 2-DOF әйләнү призматик тоташу тәкъдим ителде.Күрсәтелгәнчә, сылтама сызыклы хәрәкәтне аскы дисктан өске кулга күчерә, әйләнү бәйләнешен булдыра.Икенче яктан, пар призларның хәрәкәте күпкатлы беренче этап саклагыч хәрәкәте белән бертигез.
СМА нигезендә бимодаль саклагычның эшләвен бәяләү өчен 9б рәсемдә күрсәтелгән прототипта эксперименталь тикшеренү үткәрелде.Рәсем 10а күрсәткәнчә, эксперименталь көйләү SMA чыбыкларына кертү көчәнешен тәэмин итү өчен программалаштырылган DC электр тәэминаты булган.Инҗирдә күрсәтелгәнчә.10b, пиезоэлектрик штамм үлчәү (PACEline CFT / 5kN) Graphtec GL-2000 мәгълүмат логеры ярдәмендә блоклау көчен үлчәү өчен кулланылды.Алга таба өйрәнү өчен мәгълүмат хуҗа тарафыннан яздырыла.Штурм үлчәүләре һәм корылма көчәйткечләр көчәнеш сигналын чыгару өчен даими электр белән тәэмин итүне таләп итәләр.Тиешле сигналлар пиезоэлектрик көч сенсорының сизгерлеге һәм 2-нче таблицада күрсәтелгән башка параметрлар буенча электр чыганакларына әвереләләр, көчәнеш импульсы кулланылгач, SMA чыбыкларының температурасы арта, SMA чыбыкларының кысылуына китерә, бу актуаторның көч барлыкка китерүенә китерә.7 В көчәнеш импульсының мускул көченең эксперименталь нәтиҗәләре инҗирдә күрсәтелгән.2а.
а) Экспериментта актуатор тудырган көчне үлчәү өчен SMA нигезендә сызыклы актуатор системасы булдырылды.Йөк күзәнәге блоклау көчен үлчәя һәм 24 V DC электр белән тәэмин ителә.GW Instek программалаштырыла торган DC электр тәэминаты ярдәмендә кабельнең бөтен озынлыгы буенча 7 В көчәнеш төшүе кулланылды.SMA чыбык җылылык аркасында кысыла, һәм хәрәкәтләнүче кул йөк күзәнәге белән элемтәгә керә һәм блоклаучы көч куя.Йөк күзәнәге GL-2000 мәгълүмат логерына тоташтырылган һәм алга таба эшкәртү өчен мәгълүмат хуҗада саклана.б) мускул көчен үлчәү өчен эксперименталь көйләү компонентлары чылбырын күрсәтүче схема.
Форма хәтер эретмәләре җылылык энергиясе белән дулкынланалар, шуңа күрә температура форма хәтер күренешен өйрәнү өчен мөһим параметрга әйләнә.Эксперименталь рәвештә, 11а рәсемдә күрсәтелгәнчә, җылылык күзаллау һәм температура үлчәүләре SMA нигезендәге дивалератор актуатор прототибында башкарылды.Программалаштырыла торган DC чыганагы эксперименталь көйләүдә SMA чыбыкларына кертү көчәнешен кулланган, 11б рәсемдә күрсәтелгәнчә.SMA чыбыкларының температурасы үзгәрүе реаль вакытта югары резолюцияле LWIR камерасы (FLIR A655sc) ярдәмендә үлчәнде.Хост алга таба эшкәртү өчен мәгълүмат язу өчен ResearchIR программасын куллана.Вольтлы импульс кулланылганда, SMA чыбыкларының температурасы арта, SMA чыбыкларының кысылуына китерә.Инҗирдә.2б рәсемдә SMA чыбык температурасының эксперименталь нәтиҗәләре күрсәтелгән, 7В кертү көчәнеш импульсының вакыты.