ارزيابي تيوري و تجربي رفتار خمشي محرك حافظ‍ه‌دار

Evaluation of experimental and theoretical bending behavior of shape memory actuator

در اين مقاله رفتار محرك حافظه‌دار بصورت تيوري و تجربي بررسي شده است. محرك، ازتركيب الياف حافظه‌دار در ماده الاستومر ساخته شده است. قبل از جاسازي الياف حافظه‌دار، به آنها يك كرنش اوليه در دماي پايين اعمال نموده و سپس در سطح خارجي تير جاسازي شده‌اند، با اعمال دما به الياف حافظه‌دار با توجه به اينكه در سازه تير جاسازي شده‌اند و نمي‌توانند كرنش بازگشتي بصورت آزاد داشته باشند، تنش بازگشتي فشاري در سطح خارجي توليد خواهند نمود، اين امر سبب بوجود آمدن خيز در طول تير خواهد شد. در اين مقاله ابتدا روابط تنش – كرنش– دما براي آلياژ‌هاي حافظه‌دار (SMA)مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه با تخمين ميزان تنش بازگشتي ناشي از افزايش دما در الياف حافظه‌دار، با استفاده از روابط تيوري و حل معادلات ديفرانسيل، خيز تيوري تير محاسبه شده است. در نهايت آزمون‌هاي تجربي محرك حافظه‌دار انجام شده، الياف حافظه‌دار در تير با اعمال ولتاژ، افزايش دما داده و باعث بوجود آمدن خيز در تير مي‌شود. قابليت اين محرك انعطاف پذيري بسيار سريع است و با كنترل جريان ورودي به الياف حافظه‌دار مي‌توان تغيير مكان انتهاي تير را كنترل نمود.

In this paper, a shape memory actuator that is made by composition of shape memory fibers and elastomer, is studied theoretically and experimentally. First, an initial strain at low temperature is applied to the shape memory fibers, then they are embedded in the outer surface of the beam. Therefore, if a positive gradient temperature is applied, compressive recurrent stress would be produced and as a result, the beam would be deflected. In this work, firstly, stress-strain-temperature relations for shape memory alloys (SMA) is studied. Then, recurrent compressive stress, caused by temperature rising of the shape memory fibers, is evaluated. In follow, beam deflection is calculated and finally the shape memory actuator is tested experimentally. In experimental tests, specimens are deflected by applying a specified voltage which lead to a positive gradient temperature. These specimens have a fast flexibility capability and the beam deflection can be controlled via input current.