دوره 48 شماره 4 زمستان 1395 صفحه 355 تا 362 Vol. 48, No. 4, Winter 2017, pp. 355-362 نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی مکانیک AmirKabir Jounrnal of Science & Research Mechanical Engineering ASJR-ME ارزيابي تئوري و تجربي رفتار خمشي محرك حافظهدار 3 حسن قائدعلی 1* سید علی صدوق ونینی 2 مجتبی صدیقی 1- دانش آموخته کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر 2- استاد دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر 3- دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر )دریافت: 1394/4/8 پذیرش: 1394/8/19( چکیده در این مقاله رفتار محرك حافظهدار بصورت تئوری و تجربی بررسي شده است. محرك ازتركيب الياف حافظهدار در ماده االستومر ساخته شده است. قبل از جاسازی الياف حافظهدار به آنها یک کرنش اولیه در دمای پایین اعمال نموده و سپس در سطح خارجی تیر جاسازی شدهاند با اعمال دما به الياف حافظهدار با توجه به اینکه در سازه تیر جاسازی شدهاند و نمیتوانند کرنش بازگشتی بصورت آزاد داشته باشند تنش بازگشتی فشاری در سطح خارجی تولید خواهند نمود این امر سبب بوجود آمدن خیز در طول تیر خواهد شد. ابتدا روابط تنش کرنش دما برای آلیاژهای حافظهدار مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه با تخمين ميزان تنش بازگشتي ناشي از افزايش دما در الياف حافظهدار با استفاده از روابط تئوری و حل معادالت دیفرانسیل خیز تئوری تیر محاسبه شده است. در نهایت آزمونهای تجربی محرک حافظهدار انجام شده الياف حافظهدار در تیر با اعمال ولتاژ افزایش دما داده و باعث به وجود آمدن خیز در تیر میشود. قابلیت این محرک انعطافپذیری بسیار سریع است و با کنترل جریان ورودی به الياف حافظهدار میتوان تغییر مکان انتهای تیر را کنترل نمود. کلمات کلیدی: سیم حافظهدار نیتینول تنش خیز تغییر شکل تیر االستومر برای ارجاع به این مقاله از عبارت زیر استفاده کنید: Please cite this article using: Ghaedali, H., Sadough Vanini, S. A., and Sedighi, M., 2017. Experimental and Theoretical Evaluation of Bending Behavior of Shape Memory Actuator. Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 48(4), pp. 355 362. نویسنده مسئول و عهدهدار مکاتبات: Email: h.gh6212@yahoo.com
ارزيابي تئوري و تجربي رفتار خمشي محرك حافظهدار 1-1 مقدمه روابط حاکم بر رفتار آلیاژ حافظهدار ابتدا توسط تاناکا ]1[ در سال 1986 مطرح شد در این روابط نسبت مارتنزیت به صورت تابع نمایی وابسته به تنش و دمای وارد بر الیاف در هر لحظه مطرح شده بود. راجرس و لیانگ ]2[ در سال 1997 بر مبنای کار تاناکا مدلی را معرفی کردند که در آن نسبت مارتنزیت تابعی کسینوسی از تنش و دما است پس از این سال تمام مقاالتی که در آنها به نوعی از آلیاژ حافظهدار استفاده شدهاست از روابط راجرس استفاده کردهاند. در زمینه حل تئوری باز و همکاران ]3[ بر روی یک تیر تقویتشده با الیاف حافظهدار تحقیق نمودهاند. مقطع الیاف به صورت مستطیلی در نظر گرفته شده است و الیاف در حالت مارتنزیت دارای انحنا است. قاسمیو همکاران ]4[ برروی یک تیر کامپوزیتی با مقطع مستطیلی با یک الیه از آلیاژ حافظهدار که در سرتاسر بیرونی تیر جاسازی شده است بررسی تئوری انجام دادهاند. لي و همكاران ]5[ به بررسي عددي كمانش يك پوسته كامپوزيتي انحنادار با الياف حافظهدار پرداختند. مارفیا ]6[ به بررسی تئوری خمش یک کامپوزیت با سطح مقطع مستطیلی با دو الیه از آلیاژ حافظهدار در سطح باالیی و زیرین پرداخته است. زانگ و زاو ]7[ بر روی یک سازه کامپوزیتی با الیاف حافظهدار در مرکز آن کار کردهاند. رودريگو و همكاران ]8[ به بررسي تغيير شكلهاي پيچشي يك اليه نازك كامپوزيتي با الياف حافظهدار پرداختند. در اين مقاله الياف به صورت ضربدري در پوسته جاسازي شدهاند و رفتار پيچشي پوسته تحت نيروي بازگشتي الياف حافظهدار مورد بررسي قرار گرفته است. در خصوص رفتار ضربهپذیری سازههاي کامپوزیتی با الياف حافظهدار پژوهشهای متعددي در سالهاي اخير انجام شده است. در مراجع ]9 10 11[ رفتار ضربه در کامپوزیتهای تقویتشده با الیاف حافظهدار مورد توجه قرار گرفته است لیکن در مقاله حاضر رفتار خمشی در تیر االستومری با الیاف حافظهدار بررسی شده است. انتخاب ماده االستومر برای زمینه تیر اختالف اصلی دیگری در تحقیق انجام شده با پژوهشهای پیشین است. در مقاالت پیشین ]7-5 15 12 13[ زمینه تیر از کامپوزیت بوده است. نی و همکاران ]14[ به بررسی کامپوزیتهای با زمینه فلزی با الیاف حافظهدار پرداختند. وانگ و همکاران ]16[ نشان دادند استفاده زمینههای منعطف و با مدول االستیسیته پایین سبب افزایش تغییر شکل در کامپوزیتهای با الیاف حافظهدار میشود. همچنین رودریگو و همکاران ]8[ به منظور ایجاد تغییر شکلهای پیچشی بزرگ از یک زمینه نرم با الیاف حافظهدار استفاده نمودند. در این پژوهش به منظور ایجاد تغییر شکل بزرگ خمشی در محرک حافظهدار از ماده االستومر بدلیل مدول االستیسیته کم و انعطافپذیری باالتر نسبت به زمینه کامپوزیتی استفاده شده است. این تغییر شکل و رفتار خمشی محرک با سرعت باالیی نسبت به زمینه کامپوزیتی انجام میشود. با توجه به اینکه یکی از اهداف این مقاله کنترل شکل و سرعت در ایجاد تغییر شکلهای خمشی در طول تیر میباشد انتخاب زمینه با زمینههای منعطف انتخاب مناسبی به نظر میرسد. پایه محاسبات در این مقاله بر مبنای مدل راجرس ]2[ استوار است. البته در حین بیان روابط به اقتضای عنوان و مسأله تعریفشده تغییراتی در روابط لحاظ شده و از مدلهای ديگر نيز استفاده شده است. گفتنی است در بسیاری از سامانهها ضروری است محرک در زمانی کوتاه نسبت به دمای خارجی عکسالعمل نشان دهد. بنابراین براساس بررسیها در این رابطه ایده استفاده از آلیاژهای حافظهدار راه حل مناسبي میباشد. به منظور صحهگذاري نتايج تئوري تغییر شکل محرک حافظهدار به صورت تجربی نیز مورد بررسی قرارگرفته است. عالوه بر آن نتایج حاصل از آزمون تجربی گویای این است که با کنترل جریان ورودی به سیمهای حافظهدار میتوان تغییر شکل سازه را کنترل نمود. 2-2 بررسی تئوری 1-2- روابط تنش بازگشتی در الياف حافظهدار مطالعات زیادی برای مدل کردن رفتار تنش-کرنش-دمای آلیاژهای حافظهدار انجام شده است. تاثیر دما در آلیاژهای حافظهدار با مواد معمولی متفاوت است. از آنجا كه تبديل فاز ايجاد شده توسط تنش يكي از مهمترين خواص مواد حافظهدار است الزم است كه در ابتدا به روابط تغيير فاز و تاثير تنش روي آن پرداخته شود. تاناکا ]1[ مدلي براي رفتار آلیاژهای حافظهدار 1 ارائه نمود. براساس اين اصل تغيير فاز مارتنزيت به آستنيت و بالعكس بر مبناي کمینه كردن انرژي پتانسيل كل كنترل ميشود. راجرس و ليانگ ]2[ معادالت تاناكا را مبنا قرار داده و با انتگرالگيري از آن به معادله اساسي ديگري براي SMA رسيدند. معادالت تنش عبارتند از ] 2 و 9 [: كه در آن D مدول يانگ )مدول االستيسيته( Θ تانسور ترمواالستيك Ω تانسور تغيير فاز σ تنش ε کرنش و ξ نسبت مارتنزيت است. که D و Ω از روابط زیر محاسبه میشوند: به عالوه براي تبديل از مارتنزيت به آستنيت تنش بین دو حد زیر تغییر خواهد کرد: همچنين نسبت مارتنزیت از رابطه )5( محاسبه میشود: A f دماي پايان آستنيت A s دماي شروع آستنيت و در اين معادالت 1 Shape Memory Alloys (SMA) نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی مکانیک دوره 48 شماره 4 زمستان 1395 356
صدیقی مجتبی ونینی صدوق علی سید قائدعلی حسن میشوند: تعریف زیر صورت به C A و b a ثابتهای و باشد مي A A زیر بصورت )7( معادله و )5( معادله از کامل دیفرانسیل گرفتن با ]9[: میآید بدست میآید: بدست )8( رابطه )1( معادله در )7( رابطه جایگذاری با Ω که است Ω محاسبه به نیاز مرحله هر در )9( معادله حل 3 برای 3. در بنابراین است. ξ از تابعی خود D و میباشد D با متناسب خود محاسبه D سپس و ξ ابتدا دیفرانسیل معادله حل از مرحله هر میتوان شد. خواهند داده قرار اصلی معادله در نهایت در و شده این از استفاده با داد. نشان 1 شکل دیاگرام با را شده گفته روند دست به خاص دمای هر در را بازگشتی تنش میتوان دیاگرام در را مارتنزیت نسبت و االستیسیته مدول میتوان همچنین آورد. آورد. دست به دما هر حافظهدار محرك در حافظهدار الياف براي بازگشتي تنش محاسبه 2-2- مسأله فرضيات تعيين و بازگشتي تنش ميزان ابتدا باید حافظهدار محرک تئوری تحلیل برای یک منظور بدين شود. محاسبه حافظهدار الياف در دما افزايش از ناشي اینکه به توجه با میشود گرفته نظر در الياف برای اولیه دمای و تنش میگیرد صورت مارتنزیت( دمای از )کمتر محیط دمای در الياف جاسازی هیچ مارتنزیت دمای از پایینتر و میشود آغاز دما همین از دما افزایش و را شروع دمای و σ 0 =0 اولیه تنش میتوان نمیشود وارد الیاف بر تنشی.T 0 =A s گرفت نظر در مارتنزیت دمای الياف در بازگشتي تنش مقادیر آوردن دست به برای قسمت این در کوتا-مرتبه رانگ دیفرانسیل معادالت حل روش از دما حسب بر حافظهدار فرضیات بازگشتي تنش آوردن دست به برای است. شده استفاده چهارم شدهاند. گرفته نظر در زیر سپس و شده وارد حافظهدار الیاف به مارتنزیت دمای در اولیه کرنش است. شده جاسازی تیر خارجی سطح در تولید همچنین تیر و الیاف بین ناچیز تماس سطح به توجه 1 با 1. سادهسازی برای الکتریسیته جریان از استفاده با سیم در حرارت اثرات از میتوان باال دماهای در اتصال نیروی کاهش وجود با و نمود. صرفنظر االستومری تیر روی بر دمایی میتوان است کمی محوری کرنش دارای تیر اینکه به توجه 2 با 2. بنابراین کرد. فرض دوسرگیردار حالت در را حافظهدار الیاف شده صرفنظر شکل تغییر حین در الیاف محوری کرنش تغییرات ميشود: گرفته نظر در )9( معادله صورت به بازگشتي تنش رابطه و حافظهدار الياف براي دما - تنش لکششکشنمودارمحاسبه بررسي مورد نيز تجربي صورت به حافظهدار الياف اينكه به توجه 4 با 4. مشابه تئوري حل در الياف مشخصات بنابراین است گرفته قرار مورد حافظهدار الياف اطالعات ميشود. گرفته نظر در واقعي نمونه است. شده آورده 1 جدول در استفاده تئوری نتایج 3-2- مارتنزیت دمای در که حافظهدار الياف اولیه کرنش حالت این برای دمای تا سیم سپس است. شده گرفته نظر در درصد 5 میشوند ایجاد محدوده دو بین بازگشتی تنش منحنی میشود. گرم سانتیگراد درجه 185 کرد. خواهد تغییر 2 شکل مطابق کامل آستنیت و کامل مارتنزیت درجه 185 دمای در حافظهدار الياف در شده ایجاد بازگشتي تنش بیشینه بود. خواهد 262=σ MPa سانتیگراد محرك خیز میتوان الياف در محاسبهشده بازگشتی تنش به توجه با منظور بدين آورد. دست به مرکز از خارج بارگذاری تئوری از استفاده با را نيروي بنابراين نمود. فرض يكسرگيردار تير مشابه را محرك ميتوان تير خيز و نموده وارد تير خارجي سطح به را حافظهدار الياف از ناشي خواهد 3 شکل طبق محاسبهشده محرك خيز منحني ميشود. محاسبه بود. 357 1395 زمستان 4 شماره 48 دوره مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه
حافظهدار محرك خمشي رفتار تجربي و تئوري ارزيابي زا آزمون انجام برای میباشد. حافظهدار سیمهای در داخلی صورت به سنسور است. شده استفاده حساس و دقیق بسیار ترموکوپل دستگاه یک است طبیعی است. شده متصل حافظهدار سیم از نقطه یک به دستگاه محیط دمای دستگاه توسط شده داده نشان دمای آزمون انجام از قبل جریان و میشود متصل DC تغذیه منبع یک به حافظهدار سیم میباشد. مشاهده 4 شکل در که همانطور میشود. داده عبور آن از الکتریکی نتایج میتوان میآید. دست به خاص دمای یک جریان هر در میشود پراکندگی به توجه با نمود. رسم دما-جریان دیاگرام یک در را آمده بهدست در نمود. استفاده تقریب برای 1 درجه خطی منحنی یک از میتوان نتایج میلیمتر 0/25 قطر با سیم برای را دما-جریان منحنی میتوان اینصورت m ضریب اینصورت در بود. خواهد 4 شکل مطابق منحنی آورد. دست به میآید. دست به زیر صورت به T=m I, m=236.9198 حافظهدار] 17 [ سیمهای لودججدجمشخصات اندازه واحد مشخصات 250 μm قطر 49 μm 2 مقطع سطح مساحت 20 Ω/m الکتریکی مقاومت 68 o C استنیت شروع دمای 78 o C استنیت پایان دمای 52 o C مارتنزیت شروع دمای 250 o C مارتنزیت پایان دمای 6450 Kg/m 3 چگالی 28 GPa مارتنزیت االستیسیته مدول 75 GPa آستنیت االستیسیته مدول الکتریکی جریان حسب بر دما لکششکشمنحنی فاز محدوده )در دما حسب بر بازگشتی تنش لکششکشمنحنی کامل( مارتنزیت فاز و کامل آستنیت تجربی 3-3 بررسی تئوري روش به حافظهدار تیر خیز لکششکشمحاسبه حافظهدار الياف براي جريان دما- منحني تعيين 1-3- الکتریکی جریان حافظهدار الياف باالی الکتریکی مقاومت به توجه با حرارت تولید روش این در گفت میتوان میشود. سیم گرمایش سبب از: عبارتند الكتريسيته جريان كمك به كردن گرم روش مزایای اینکه به توجه با میگیرد. صورت یکنواخت بهصورت 1 گرمایش 1. طبیعی میباشد سیم در الکتریکی جریان حرارت ایجاد عامل دما الکتریسیته یکنواخت جریان به توجه با سیم تمام در است باشد. یکسان لحظه هر در را دما میتوان سیم از عبوری جریان کنترل 2 با 2. است. شده داده نشان 4 شکل در که نمود کنترل با بود. خواهد سریع بسیار سیم دمای افزایش روش این 3 در 3. دلخواه صورت به را سیم از عبوری جریان اینکه به توجه سرعت به دما عبوری جریان تغییر محض به داد تغییر میتوان مییابد. افزایش سیم در صورت به دما روش این در است. سیم در فقط دما 4 افزایش 4. ناچیز تماس سطح به توجه با مییابد افزایش سیم در داخلی صرفنظر قابل تیر به سیم از حرارت انتقال زمینه و سیم بین وجود به تیر در دما تغییر از حاصل کرنشی نتیجه در است. نمیآید. 1395 زمستان 4 شماره 48 دوره مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 358
حسن قائدعلی سید علی صدوق ونینی مجتبی صدیقی 2-3- اعمال کشش اولیه به الياف حافظهدار برای به وجود آوردن تنش بازگشتی ابتدا در الياف حافظهدار یک کرنش اولیه اعمال میشود. در این پژوهش این کرنش به وسیله یک مکانیزم پیچ و مهره به سیم تحمیل شده است. جایگذاری سیم حافظهدار در زمینه باید به صورت افقی باشد نمیتوان از دستگاههای کشش عمودی استفاده نمود. عالوه بر آن با توجه به قطر ناچیز سیم گیرههای دستگاههای کشش قادر به گیردار کردن انتهای سیم نیستند و انتهای سیم از داخل گیره دستگاه سر میخورد. به دفعات آزمونهای کشش برروی سیم انجام شد که با توجه به مشکل گفتهشده نتیجه مطلوبی از آن حاصل نشد. عالوه بر آن بعد از کشیدن سیم الزم بود سیم در یک قالب قرار گیرد و عملیات قالبگیری و شکلدهی ماده االستومر انجام پذیرد در صورت استفاده از دستگاه کشش امکان قالبگیری همزمان ماده االستومر تحت کشش وجود نداشت زیرا حمل قالب و ادامه عملیات قالبگیری با مشکل مواجه میشد. بنابراین در نهایت بهترین حالت برای اعمال کرنش به سیم حافظهدار استفاده ار یک سامانه پیچ و مهره متصل به قالب در نظر گرفته شد. 3-3- تعيين مدول االستيسيته ماده االستومر االستومر استفادهشده با پایه سیلیکونی از شرکت مکسل تهیه شده است. مشخصه ویژه این االستومر شکلگیری در دمای محیط و مدول االستیسیته نسبتا پایین آن است. االستومر ماکسل آرتی وی جی 2 23 با یک سختکننده 1 3 درصد در آزمایشگاه پلیمر ترکیب شده و سپس درون قالب چوبي ریخته شده است. شکلگیری نهایی رزین بعد از 24 ساعت کامل شد. به منظور تعيين مدول االستيسيته ماده االستومر قالبهاي دمبليشكل تهيه شد و بر روی نمونهای از ماده االستومر تهیهشده بدون الیاف آزمون کشش انجام و از نتایج حاصل از آزمون کشش مدول االستیسیته 37=E MPa به دست آمده است. تعداد نمونههای تحت آزمون 5 عدد بوده است. طبق استاندارد شرکت سازنده دستگاه 5 نمونه االستومر با شکل دمبل در آزمایشگاه ساخته و سپس نمونهها در آزمایشگاه خواص فیزیکی تحت کشش قرار داده شده است. دارد که با اعمال ولتاژ به سیمهای حافظهدار تغییر شکل داده و خیز ایجاد کند )شکل 5(. لکششکشنمای جانبی از تیر حافظهدار 4-4 مقايسه نتايج تئوري و تجربي در ادامه نتایج تئوری و تجربی حاصل از آزمایش با یکدیگر مقایسه شده است. آزمون مرتبط برای 3 جریان مختلف با شرایط مشابه تکرار شده است و نتایج حاصل برای هر نمونه با محاسبات تئوری مقایسه شده است. در هر سه نمونه سیمها درون تیر کامال گیردار شدهاند و نمیتوانند آزادانه حرکت کنند. شکلهای 6 تا 8 مرتبط با نتایج تغییر شکل تیرهای حافظهدار پس از اعمال جریان الکتریکی 700 600 و 800 میلیآمپر است. افزایش دمای مرتبط با اعمال جریانهای فوق به ترتیب 166 142 و 185 درجه سانتیگراد در سیمهای حافظهدار بوده است. گفتنی است جاسازی سیمهای حافظهدار در سطح خارجی تیر با فاصله 5 میلیمتر از لبههای کناری تیر بوده است. همچنین در این تصاویر نتایج حاصل از مدل محاسباتی برای مقایسه با نتایج تجربی ارائه شده است. درنتایج ارائهشده در شکلهای 6 تا 8 همانطور که مشاهده میشود در نقاط نزدیک تکیهگاه تطابق خوبی بین نتایج تجربی و محاسبات تئوری وجود دارد. اما در نقاط دور از تکیهگاه بدلیل استفاده از روابط تئوری و تقریبهای در نظر گرفته شده اختالفی نسبی بین نتایج تئوری و تجربی مشاهده میشود. 4-3- نتایج تجربی الياف حافظهدار با مشخصات ارائه شده در جدول 1 خریداری شده از شرکت دینالوی 4 درقالب چوبي تهيه شده با مكانيزم پيچ و مهره جاسازي و در حالت پيش كشش قرار داده شدهاند. سپس رزين در داخل قالب ريخته شده و به مدت 24 ساعت در دماي محيط قرار داده شده است. بعد از شکلگیری رزین با توجه به جاسازی سیم از پیش درون قالب یک محرک حافظهدار تهیه شده است. این محرک حافظهدار این قابلیت را لکششکشمقایسه خیز ایجاد شده محرک حافظهدار )بر حسب متر( در اثر اعمال دمای 142 درجه سانتیگراد به سیم حافظهدار با نتایج تئوری 2 MAXEAL RTV G23 3 Hardner 4 DYNALLOY 359 نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی مکانیک دوره 48 شماره 4 زمستان 1395
حافظهدار محرك خمشي رفتار تجربي و تئوري ارزيابي در متر( حسب )بر حافظهدار محرک شده ایجاد خیز لکششکشمقایسه تئوری نتایج با حافظهدار سیم به سانتیگراد درجه 166 دمای اعمال اثر در متر( حسب )بر حافظهدار محرک شده ایجاد خیز لکششکشمقایسه تئوری نتایج با حافظهدار سیم به سانتیگراد 185 درجه دمای اعمال اثر مشاهده حافظهدار سیم در مختلف دمای با نمونه سه از استفاده دلیل نمونه دمای درصدی 30 افزایش با است. دما با تیر شکل تغییر بررسی و نتایج این میشود. افزوده درصد 200 تیر خیز اول نمونه به نسبت سوم با مرتبط که دارد سیم دمای با غيرخطي نسبت تیر خیز میدهد نشان است. مختلف دماهای در فاز تغییرات با تیر انتهای خیز خطای ميزان كه است اين بعدی قابلتوجه نکته و میباشد کمتر اول نمونه در تجربی نتایج و تئوری حل بین دما افزايش مییابد. افزایش نیز خطا درصد میرود باال حافظهدار سیم در دما هرچقدر حافظهدار الياف اطراف در االستومر ماده شدن ذوب میتواند امر این دلیل باالتر دماهاي در االستومر ماده و الياف بين سطحي چسبندگي کاهش و توسط بازگشتي نيروي تمام باال دماي در ميشود سبب امر اين باشد. نيابد. انتقال تير به الياف آزمایش 5-5 تکرارپذیری 3 از هریک برای بار 3 گرمایش سیکل آزمایشهای از کدام هر نتایج رسیدهاند ثبت به و تکرار سانتیگراد درجه 185 و 142 166 دمای است: زیر شرح به حاصل اولین )برای گرمایش اول مرتبه در تیر خیز گیری 1 نتایجاندازه 1. نزدیکتر تئوری نتایج به شود( گرم نظر مورد دمای تا سیم بار زیادی حد تا سیم اول آزمون حین در که آنجایی از است. از سیم اطراف نقاط شدن گرم سبب عامل این میشود گرم چسبندگی شدن کم سبب امر این شد. خواهد االستومر ماده اتصال نیروی شدن کم با مرتبط که میشود تیر و سیم بین نتایج است. )االستومر( زمینه و )سیم( الیاف بین چسبندگی و )سیم نمونه هر گرمایش دوم مرتبه آزمایشهای اندازهگیری نمونه کردن سرد از بعد شود( گرم دما همان تا دوم مرتبه برای بین اتصال کاهش به توجه با است. پذیرفته صورت اول مرتبه سیم که است بدیهی گرمایش اول مرحله با مرتبط تیر و سیم بدون کند حرکت تیر درون حدی تا مجدد شدن گرم از پس نماید. جابجا را االستومر تیر از خود اطراف نقاط بتواند اینکه بعدی آزمونهای در تیر خیز نسبی کاهش سبب عامل این خیز االستومر تیر داخل در سیم حرکت دلیل به شد. خواهد برای نظر مورد حل راه است. بوده صفر به نزدیک تیر انتهای سیم انتهای کردن گیردار و اتصال نحوهی به مشکل این حل و تجربی آزمون طول در تا است االستومر ماده به حافظهدار طول در سیم خوردن سر از حافظهدار سیم کردن گرم حین در شود. جلوگیری تیر مورد این )در مجاز حد از بیش حافظهدار سیم صورتیکه 2 در 2. ماده و سیم بین ذرات شود گرم االستومر( ماده ذوب دمای بین از تیر و سیم بین اتصال و شده ذوب کامال االستومر که داد نشان باال دما تجربی آزمونهای ادامه در میرود. االستومر ماده ذوب حد تا الياف دماي بردن باال صورت در حاصل تیر در سیم مجدد کردن گرم از پس خیزی هیچگونه هب را حافظهدار سیم انتهای میتوان نیز مورد این در نمیشود. ذوب نقطه با منعطف مواد از یا و نمود گیردار االستومر تیر نمود. استفاده باالتر اول مرتبه به مربوط نتایج همواره تجربی آزمونهای طول 3 در 3. شده ثبت نظر مورد دمای تا بار اولین برای سیم کردن گرم شرایط این در زمینه و الیاف بین اتصال نیروی )بیشترین است است(. برقرار 6-6 نتیجهگیری به یکسرگیردار یکنواخت تیر یک نظرگرفتن در با مقاله این در است. شده پرداخته حافظهدار محرک یک بررسی سیم در ایجادشده دمای اثر در محرک تجربی و تئوری شکل تغییر دمای سه در نتایج و پذیرفت انجام قابلمالحظهای سرعت با حافظهدار نقاط در گفتهشده دماهای تمام در شد. ثبت سانتیگراد 185 و 166 142 تئوری محاسبات و تجربی آزمون بین خوبی تطابق تکیهگاه نزدیک و تئوری روابط از استفاده دلیل به تکیهگاه از دور نقاط در اما دارد. وجود میشود. مشاهده تجربی و تئوری نتایج بین نسبی اختالف خالصهسازی در تجربی نتایج و تئوری حل بین تیر انتهای خیز خطای درصد و است کمتر پایین دمای در استفادهشده االستومر برای گرمشده نمونه مییابد. افزایش نیز خطا درصد شود افزوده حافظهدار سیم در دما هرچقدر 1395 زمستان 4 شماره 48 دوره مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 360
صدیقی مجتبی ونینی صدوق علی سید قائدعلی حسن [8] Rodrigue.H, Binayak.W, 2014. Cross-shape twisting structure using sma-based smart soft composite International journal of precision engineering, 1,no2,153-156. [9] Roh.j, Kim.j, 2003. Adaptability of hybrid smart composite plate under low velocity impact, Composites, Part B, 34, 117 125. [10] Meo.M, Marulo.F, Guida. M, Russo. S, 2013. shape memory alloy hybrid composites for improved impact properties for aeronautical application Compos,Struct, 95, 756 766. [11] Kurmar.R.S, Ray.M.C, 2012. Active constrained layer damping of smart laminated composite sandwich plates using 1-3 piezoelectric composites, Int. j. mech. mster, des, 8,197-218. [12] Jung. B. S, Kong. J. P, Li. N. X, Kim. Y. M, Kim. M.S, Ahn.S.H, Cho. M, 2012. Numerical Simulation and Verification of a Curved Morphing Composite Structure with Embedded Shape Memory Alloy Wire Actuators, J. Intell. Mater. Syst. Struct., 24, No 1, 89-98. [13] Ryu. J. H, Jung. B. S, Kim, M. S, Kong. J. P, Cho, M. H,Ahn. S. H, 2011. Numerical Simulation of Hybrid Composite Shape- Memory Alloy Wire-Embedded Structures, J. Intell. Mater. Syst. Struct., 22, No 17, 1941-1948. [14] Ni.D.R, Ma.Z, 2014. Shape Memory Alloy- Reinforced Metal-Matrix Composites:A Review, Acta Metall. Sin, 27(5), 739 761. [15] Abdullah.J, Majid.L, Romli.I, Gaikwad.S, 2015. Active control of strain in a composite plate using shape memory alloy actuators, Int. J. Mech. Mater. Des, 11,25 39. [16] Wang. Z, Hang. G, Wang.Y, Li. J, Du. W, 2008. Embedded SMA Wire Actuated Biomimetic Fin: a Module for Biomimetic Underwater Propulsion, Smart Mater. Struct, 17, No 2, Paper No. 025039. [17] Dynalloy, Inc., FLEXINOL Actuator Wire Technical and Design Data, http://www.dynalloy.com /TechData Wire.php.html زمینه توسط باال دمای تحمل محدودیت با مرتبط میتواند موضوع این باشد. استفاده مورد االستومری جریان کنترل با که است این گویای تجربی آزمون از حاصل نتایج هب نمود. کنترل را سازه شکل تغییر میتوان حافظهدار سیمهای به ورودی آن در شده ایجاد دمای حافظهدار سیمهای باالی الکتریکی مقاومت دلیل ورودی جریان افزایش با بنابراین دارد. ورودی جریان با مستقیم نسبت در و بازگشتی تنش افزایش سبب امر این مییابد افزایش سیم دمای الیاف درصدی 30 دمای افزایش با شد. خواهد تیر در بیشتر خیز نهایت دمای تا گرمشده الیاف به نسبت سانتیگراد درجه 185 دمای تا حافظهدار میشود. افزوده درصد 200 تیر خیز سانتیگراد درجه 142 تئوری تحلیلهای و تجربی آزمونهای از حاصل نتایج به توجه با الیاف با االستومر زمینه ترکیب از استفاده که گرفت نتیجه میتوان کوتاهترین در بزرگ خمشی شکلهای تغییر ایجاد منظور به حافظهدار است. مناسبی ایده الکتریسیته جریان اعمال با و ممکن زمان 7-7 مراجع [1] Tanaka.K, 1986. thermomechanical sketch of shape memory effect: one dimensional tensile behavior, Res. Mech, 18,251 63. [2] Liang.C, Rogers.C, 1997. One-dimensional thermomechanical constitutive relations for shape memory materials,j.intel.mat.syst.str, 8, 285-302. [3] Baz.A, Chen.T,2000. Shape control of NITINOLreinforced composite beams, composite, 31, part B, 631-642. [4] Ghasemi.M, Tabandeh.N, 2001. A three-dimensional shape memory alloy/elastomer actuator, composite, 32, part B,441-449. [5] Lee. H.J, Lee. J.J, Huh. J.S, 1999. A simulation study on the thermal buckling behavior of laminated composite shells with embedded shape memory alloy (SMA) wires, Composites, 47,463 469. [6] Marfia.S, 2005. Micro-macro analysis of shape memory alloy composites, International Journal of Solids and Structures, 42, 3677-3699. [7] Zhang.Y, Zhao.Y, 2007. A discussion on modeling shape memory alloy embedded in a composite laminate as axial force and elastic foundation, Material and Design, 28,1016-1020. 361 1395 زمستان 4 شماره 48 دوره مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه