Two-way rotary shape memory alloy thin strip actuator

• Autorzy: Tobushi H. , Pieczyska E. A. , Nowacki W. K. , Date K. , Miyamoto K.

Warianty tytułu

PL

Skrętny siłownik taśmowy zaprojektowany na bazie dwukierunkowego efektu pamięci kształtu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In order to develop a two-way rotary shape memory alloy thin strip actuator, the torsional deformation and fatigue properties of a TiNi SMA thin strip were investigated. The results obtained are summarized as follows. (1) In the SMA thin strip subjected to torsion, the MT appears along the edge of the strip due to elongation of the edge of the strip and grows to the central part. (2) The number of cycles to failure decreases with an increase in the maximum angle of twist in torsion fatigue. The fatigue life in pulsating torsion is longer than that in alternating torsion by five times. The fatigue limit exists in a certain value of dissipated work of the strip in each cycle. (3) Based on the two-way motion of a lifting actuator model driven by two kinds of SMA thin strip, it is confirmed that the two-way rotary actuator with a small and simple mechanism can be developed by using the SMA thin strips.

PL

Wpracy zbadano termomechaniczne właściwości skręcania i zmęczenia stopu TiNi z pamięcią kształtu (SMA) w celu zbudowania skrętnego siłownika taśmowego zaprojektowanego na bazie dwukierunkowego efektu pamięci kształtu. Otrzymane wyniki podsumowano w sposób następujący. (1) W cienkich taśmach SMA poddawanych skręcaniu, przemiana martenzytyczna (MT) inicjuje się na krawędzi taśmy w związku ze składową rozciągania, a następnie rozwija w kierunku jej środka. (2) W badaniach zmęczeniowych ilość cykli do zniszczenia maleje wraz ze wzrostem maksymalnego kąta skręcania. Wytrzymałość na męczenie w przypadku skręcania pulsującego jest pięciokrotnie dłuższa niż w przypadku obciążania symetrycznego. (3) Przeprowadzone badania dwukierunkowego ruchu na zaprojektowanym modelu siłownika poruszanego przy pomocy dwóch rodzajów cienkiej taśmy SMA potwierdziły możliwość zbudowania skrętnego siłownika z małym i prostym mechanizmem na bazie dwukierunkowego efektu pamięci kształtu.

Słowa kluczowe

EN

shape memory alloy; thin strip; torsion; cyclic deformation; fatigue; rotary actuator; two-way motion

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 48 nr 4
• Strony: 1043--1056
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Tobushi H.

autor

Pieczyska E. A.

autor

Nowacki W. K.

autor

Date K.

autor

Miyamoto K.

• Department of Mechanical Engineering, Aichi Institute of Technology, Yachigusa, Yakusa-cho, Toyota, Japan,

Bibliografia

• 1. Chu Y.Y., Zhao L.C., eds., 2002, Shape memory materials and its applications, Trans. Tech. Pub., 177-284
• 2. Duerig T.W., Melton K.N., Stockel D., Wayman C.M., eds., 1990, Engineering Aspects of Shape Memory Alloy, Butterworth-Heinemann, 1-35
• 3. Funakubo H., ed., 1987, Shape Memory Alloys, Gordon and Breach Science Pub., 1-60
• 4. Holtz R.L., Sadananda K., Imam M.A., 1999, Fatigue thresholds of TiNi alloy near the shape memory transition temperature, Int. J. Fatigue, 21, 137-145
• 5. Mabe J.H., Calkins F.T., Ruggeri R.T., 2007, Full-scale flight tests of aircraft morphing structures using SMA actuators, Proccedings of SPIE, 6525-65251C, 1-12
• 6. Mabe J.H., Ruggeri R.T., Rosenzweig E., Yu C.J., 2004, NiTinol performance characterization and rotary actuator design, Smart Struct. Mater., Proccedings of SPIE, 5388, 95-109
• 7. Matsui R., Makino Y., Tobushi H., Furuichi Y., Yoshida F., 2006, Influence of strain ratio on bending fatigue life and fatigue crack growth In TiNi shape-memory alloy thin wires, Mater. Trans., 47, 3, 759-765
• 8. Matsui R., Tobushi H., Furuichi Y., Horikawa H., 2004, Tensile deformation and rotating-bending fatigue properties of a highelastic thin wire, a superelastic thin wire, and a superelastic thin tube of NiTi alloys, Trans. ASME, J. Eng. Mater. Tech., 126, 384-391
• 9. Otsuka K., Wayman C.M., eds., 1998, Shape Memory Materials, Cambridge University Press, 1-49
• 10. Pieczyska E.A., Tobushi H., Nowacki W.K., Gadaj S.P., Sakuragi T., 2007, Subloop deformation behavior of TiNi shape memory alloy subjected to stress-controlled loadings, Mater. Trans., 48, 10, 2679-2686
• 11. Saburi T., ed., 2000, Shape memory materials, Trans. Tech. Pub., 315-366
• 12. Timoshenko S.T., Goodier J.N., 1982, Theory of Elasticity, 3rd ed., McGraw-Hill, 307-313
• 13. Tobushi H., Pieczyska E.A., Nowacki W.K., Sakuragi T., Sugimoto Y., 2009, Torsional deformation and rotary driving characteristics of SMA thin strip, Arch. Mech., 61, 3-4, 241-257
• 14. Tobushi H., Sakuragi T., Sugimoto Y., 2008, Deformation and rotary driving characteristics of a shape-memory alloy thin strip element, Mater. Trans., 49, 1, 151-157