Testing of a spring with controllable stiffness

• Autorzy: Rączka W.

Warianty tytułu

PL

Badania laboratoryjne sprężyny o sterowanej sztywności

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper shows the structure of a mechanical spring with controllable stiffness and outlines the temperature control systems solutions. This spring was developed in the Department of Process Control, AGH University of Scien­ce and Technology (AGH-UST). Its main components are bars made from shape memory alloy (SMA). The unique properties of SMA are outlined. Of particular importance are parameters that affect the spring special behaviour. The spring was tested in an experimental set-up and the compiled test results are provided. Chosen results was shown for different excitations and working temperatures. Obtained results show that the spring built using SMA has many interesting features. It is clear that the spring changes its stiffness during changing working temperature. Unfortunately spring stiffness has nonlinear behaviour so that in the paper was proposed a nonlinear mathematical model of the spring. Model was developed having in mind its usage. It was built for designing a controller spring stiffness.

PL

W artykule przedstawiono konstrukcję mechaniczną sprężyny o sterowanej sztywności, jak również układy sterujące jej temperaturą. Sprężynę tę opracowano w Katedrze Automatyzacji Procesów Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Głównym elementem sprężyny są pręty wykonane z metalu z pamięcią kształtu SMA (Shape Memory Alloy). W artykule skrótowo przedstawiono podstawowe właściwości SMA, przy czym zwrócono szczególną uwagę na parametry istotne dla własności sprężyny. Sprężynę przebadano na stanowisku laboratoryjnym. Wybrane wyniki przedstawiono w niniejszym artykule. Badania przeprowadzono dla różnych wymuszeń i temperatur. Otrzymane wyniki pokazują, że sprężyna zbudowana z SMA ma wiele interesujących właściwości m.in. to, że sztywność sprężyny zmienia się wraz ze zmianą jej temperatury pracy. Niestety charakterystyki sprężyny są nieliniowe, dlatego zaproponowano nieliniowy model matematyczny. Model został zbudowany na potrzeby syntezy regulatora sztywności sprężyny.

Słowa kluczowe

EN

shape memory alloy; spring

PL

metal z pamięcią kształtu; sprężyna

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics / AGH University of Science and Technology
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 25, no. 2
• Strony: 79--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.,wykr.,tab.,fot.

Twórcy

autor

Rączka W.

• AGH University of Science and Technology, Cracow, Department of Process Control,

Bibliografia

• [1] Aslanidis D., Roebben G.: Shape Memory Nitinol Wire. PowerWire (NTC0l). Product specification. AMT, 2002
• [2] Bojarski Z., Morawiec H.: Metale z pamięcią kształtu. Warszawa, PWN 1989, ISBN 83-01-09346-3
• [3] Branowski B.: Sprężyny metalowe. Warszawa, PWN 1997, ISBN 83-01-12378-8
• [4] Hodgson D.E., Wu M.H., Biermann R.J.: Shape Memory Alloys. www.sma-inc.com, 2002
• [5] Konieczny J., Ornacki R., Pluta J.: Stanowisko do badań sterowanych ukladów redukcji drgań. IV Szkoła "Metody Aktywne Redukcji Drgań i Hałasu", Kraków-Krynica kwiecień 1999, s. 103-112
• [6] Kowal J.: Sterowanie drganiami. Kraków, Gutenberg 1996, ISBN 83-86310-06-5
• [7] Rączka W.: Controlled SMA Spring in Frahm's Vibration Absorber. Półrocznik AGH Mechanika, t. 22, z. 3, 2003, pp. 389-394
• [8] Toi Y., Lee J.B., Taya M.: Finite Element Analysis of Superelastic, Large Deformation Behavior of Shape Memory Alloy Helical Springs. Computers and Structures, vol. 82, Issue: 20-21, 2004, pp. 1685-1693
• [9] Wang Z.G., Zu X. T., Feng X.D., Lin L.B., Zhu S., Sou L.P.,Wang L.M.: Design of TiNi Alloy Two-way Shape Memory Coil Extension Spring. Mater. Sci. Eng., A345, 2003, pp. 249-254
• [10] Wang Z.G., Zu X.T., Fu Y.Q., Wang L.M.: Temperature Memory Effect in TiNi-based Shape Memory Alloys. Thermochimica Acta, 2005 , pp. 199-205
• [11] Williams K.A., Chiu G.T., Bernhard R.J.: Vibration Absorber Using SMA. Patent number: US 6290037, Publication d&e, 18 September 2001
• [12] Williams K., Chiu G., Bernhard R.: Adaptive-Passive Absorbers Using Shape-Memory Alloys. Journal of Sound and Vibration, 249(5), 2002, pp. 835-848
• [13] Williams K.A., Chiu G.C.-T., Bernhard R.: Dynamic modelling of a shape memory alloy adaptive tuned vibration absorber. Journal of Sound and Vibration, 280, 2005, pp. 211-234