Adaptif Titreşim Damping Sistemlerinde Memory Alloys Kullanımı

Adaptif Titreşim Damping Sistemlerinde Memory Alloys Kullanımı

Unwanted mekanik titreşimler neredeyse her mühendis yapısına, göklerden gelen her bir düzlemde, yüksek frekanslarda veya amplitüdüllerdeki vibratinge kadar rüzgarda sönüllüler. Geleneksel pasif baraj yöntemleri - kirberler, viskous sıvı damperler, ayarlanmış kütle demperleri - etkili ama statik: Belirli bir işletim koşulları için tasarlanmıştır ve frekans veya amplifler değiştiğinde verimlilik kaybederler.

Memory Alloys (SMAs) bu uyarlanabilir sistemler için bir standout materyali olarak ortaya çıktı. Çünkü yeniden kopyalanabilir, enerji-absorbing faz dönüşümleri, SMAs gelecekteki titreşim enerjisini tanımlayabilecekleri araştırma sınırları.

Memory Alloys Nedir?

Şekil Memory Alloys, iki ayrı kristal yapıda var olan metalik malzemelerdir - veya aşamalar - farklı sıcaklıklarda kullanılır. en yaygın kullanılan SMA, Nitinol, yüksek bellek basıncı ve korozyon direnci nedeniyle pratik uygulamalardır.

Faz Dönüşüm Mekanizması

SMA davranışın anahtarı sağlam bir faz dönüşümünde yatıyor (B19) yüksek sıcaklık austenite aşaması ve düşük sıcaklık martensite aşaması. Austenite basit bir metreye sahiptir (B2) kristal yapısı; martensite daha sonra bir ısıtılırsa, bir ısıtılır.[TDDüzesel)

İlgili bir fenomende, [DÜDÜ:0) süper-yaşsallık[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜ)[Üye Olmayanlar (veya püfürücüler) ve A_{)[DÜye Olmayanlar (DÜye Olmayanlar) üzerinde bir sıcaklıkla ilgili olarak, tamamen, SMA'nın mükemmel bir şekilde ne yaptığını gösterir.}

SMAs Nasıl Adaptif Bir Titreşim Dampinginde Kullanılıyor

Adaptif titreşim barajında, SMAs iki moddan birinde kullanılır: pasif (süpertici) damping veya aktif (termal olarak kontrollü) barajlar. Birçok sistem her ikisini birleştirir.

Superelastic Damping (Passive)

Bir SMA süper sişik durumda olduğunda (örneğin, A_{)f[D: 1 ), döngü yüklemesi, yüksek çözünürlükte mekanik enerjiyi kesintiye uğratabilir.Her döngü ısıyı azaltır, doğrudan titreşim amplifüsü azaltır.Bu, betonda bulunur, ancak SMAs döngüsünde daha fazla enerji dağıtabilir - 20-30 kata kadar yüksek ısıyır.}

Termal Kontrollü Aktif Damping

Aktif dampingte, SMA bir damper ile bir hareketleyici olarak kullanılır. Tipik bir kurulum, SMA telleri veya ilkbaharları bir yapıya gömülüyor.Influlerometre veya bzoelektrik sensörü tarafından - kontrol devreleri, yapıdaki doğal frekansı doğrudan veya değiştirir.In active da, it's a forces that force changes the lips or geometri of the circuit either cancel the vibration-of-of-of-of-of-of-faksiyon.

Aktif sistemler pasif olanlardan daha karmaşıktır ancak tunability sunar: aynı SMA element aynı anda bir dizi koşul ve düşük baraj (veya yüksek sertlik) başka bir şey için yüksek baraj sağlayabilir. Örneğin, bir rotorcraft, SMA teller bıçak kökünde aynı anda bıçak atış hızı ayarlanabilir.

Hybrid Systems

Birçok modern tasarım, SMA'ları diğer akıllı malzemelerle birleştirir. AİLFLT:0)hybrid SMA-piezoelektrik barajı) bir zoelektrik sensörünü titreşim ve ısıtılması için SMA'yı ısıtın. Diğer sistemler SMA'ları magnetorheological (MR) akışkanlar veya elektrorheological (ER) akışkanlar, bir cascaded damping zinciri oluşturmak için özellikle caziptir.

SMA-Based Damping'in Anahtar Avantajları

Şekil Memory Alloys, onları eşsiz bir şekilde uyarlanabilir bir titreşim için uygun kılan bir dizi özellik sunar:

• [FONT:0) Yüksek enerji dağılımı yoğunluk:[Dönetici:0)[Dönetici SMAs'larda histerik döngü aşırı derecede geniş olabilir, küçük bir miktarda vibrasyonal enerji absorbe etmesine izin verir. 0.05-0.20 (kahkahraman damping) çok geleneksel metaller üzerindedir.
• [FONT:0) Gerçek zamanlı adaptasyon: [Dönetici: 0,4][/FONT=0))) Aslında, ısı kontrolü (aktif) veya stres seviyesi yanıt (kendimleme katsayısının kendisi, değişkenliği sağlamak için değişkenlik gösterir.
• [FONT:0) Süper klastik rejimde Hipertansiyon: [Dönetici:% 6’nın altında suskunuyor, Nitinol önemli bir bozulma olmadan milyonlarca döngüye girebilir, dönüşüm sırasında aşırı ısınmıyor. Bu, köprü demper ve uçak bileşenleri gibi uzun yaşam uygulamaları için pratik yapar.
• [FONT:0) Çok fonksiyonellik:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:0) Bir SMA bileşeni aynı anda yapısal bir element olarak hizmet edebilir, bir eylemci ve bir damper. Bu, ağırlık ve basitleştirilmiş tasarım sağlar - özellikle de havacılık ve otomotiv uygulamalarında değerli.
• [FONT:0]Zero güç gereksinimi pasif modda: Superelastic damping, hiçbir elektronik, sensörler ve hiçbir güç kaynağı gerektirmez. Uzak veya ulaşılamaz konumlar için (örneğin, boru hatları, kapalı-shore platformları), bu belirleyici bir avantajdır.
• [FONT=0]Broad frekansı aralığı:[Dönetici:0)[Dönetici)

  <0}Broad frekansı aralığı:[Dönetici barajlar, alt-Hz sismik hareketlerden yüzlerce Hz'ye kadar vibrasyon için etkilidir. histeri mekanizması aslında geniş bir aralığın üzerinde bağımlıdır, ancak ısıtma oranları aktif sistemlerde bir bant sınırı taşıyabilir.

Bu avantajlar yoğun araştırma ve ilk ticari kabule yol açtı. Ancak, gelişmiş bir materyalle olduğu gibi, aynı zamanda zorluklar da var.

Mevcut Sınırlar ve Tasarımlar

• [FONT=0]Temperyatür bağımlılığı: [Dönetici: [Dönetici:0]Temperyatür bağımlılığı: [Dönetici:0) Bu, her bir toplu için sıkı üretim toleransları ve genellikle özel bir ısı tedavisi talep eder.
• [FONT:0) Aktif sistemler için değerlendirme hızı: Isıtma sistemi, süzge ısıtımının zaman gerektirdiği bir SMA teli ısıtılır - yaklaşık on ila yüzlerce milisaniye, tel çapı ve giriş gücüne bağlı olarak. yüksek frekanslı titreşim kontrolü (above ~100 Hz), bu termal inertia, pul ısıtma, ince film SMAları veya indüksiyon ısıtma gibi gelişmiş yöntemler.
• [FONT:0)Cost: [Dönetici: [Dönetici:0) Nitinol, çelik veya alüminyumdan daha pahalıdır, çünkü sadece küçük hacimler etkili bir şekilde sönüme (daha ince teller veya kurdeler olarak), genel sistem maliyetinin artması mütevazı olabilir.
• [FONTD:0]Functional yorgunluk:[Dönetici:[Dönetici:0)) Birçok döngüsünden fazla, şekli hafıza etkisi bozulabilir (işlevsel yorgunluk), özellikle de alaşımın en yüksek geri kazanılabilir bir şekilde yakın bir şekilde susadığı gibi.Bu sonuçlar, sönümlü bir susaj kapasitesi veya kurtarma kaybında.

SMA-Based Titreşim Damping Uygulamaları

SMA dampers, laboratuvardan birden fazla sektöre gerçek dünya dağıtımlarına taşındı.

Havacılık Uzay Uzay Uzay Uzay

Havacılık endüstrisi, en erken kabul edilenlerden biriydi, vibrasyonun bozulması ve kabin gürültüsünü azaltma ihtiyacıyla tahrik edildi.ETHFLT:0)Helicopter rotor bıçakları) büyük dinamik yükler deneyimledi; SMA telleri boyunca gömmek liderlik ve bıçak hareketleri için bir damping sağlayabilir.

[FONT=0] eklenmiş uçak [DÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSTRİYE], SMA damperler paneli flutter'ı azaltmak için motor nacelles'de, dokunmak için indüksiyon dişlileri ve uydu başlatıcı adaptörleri, asansörün şiddetli titreşimlerini bozmak için deneyerek kullanılmıştır.

For:0) uzay aracı [Döneticiler kullanılabilir yapılar için caziptir: bir truss veya yansıtıcı, süperelastic SMA telleri tarafından başlatılabilir ve sonra herhangi bir oturma oscillation dağıtımdan sonra daim.For example,FLT:2).NASA Centennial Challenge) SMA tabanlı patlamaların geliştirilmesini destekledi ve yerleşik barajlar da dahil etti.

İnşaat Mühendisliği

Binalarda ve köprülerde, SMA damperler sismik ve rüzgar kaynaklı titreşimleri azaltmak için kullanılır.ETHFLT:0)Seismic dampers[Dönetici 1: 1 ) Genellikle, SMA tel veya şeritler şeklinde geri dönüşler, bir deprem sırasında süperelastic histeriler enerji absorbsiyonları, etkinliğe aktarılan güçleri azaltır.

SMA kablolar da İLRAD:0)bridge kablo titreşimi) kontrol altında kablolar, SMA tabanlı kablo barajları, rüzgar ve yağmur nedeniyle büyük ölçüde salınımlar yaşayabilir.

Önemli bir örnek, Buffalo ve Kore İnşaat Mühendisliği Bölümü'nden araştırmacıların, Buffalo haberlerinde (bakış:2) üniversitenin uzun vadeli performanslarını gösterdiler.[DDD: 3).

Otomotiv Otomotiv Otomotiv Otomotiv

Otomobillerde, SMAs motor hatlarında kullanılır, süspansiyon tomurcukları ve egzoz hangersleri gürültüyü, vibrasyonu ve sertliği azaltmak için (NVH) Bu hem konfor hem de kullanım kolaylığı sağlar.

SMA damperler de algler için de uygulanır:0) Vakumlu süspansiyon sistemleri[Döneme araçları ve yol dışı araçlarda kullanılmaktadır. İşte hem yüksek enerji absoryonu hem de kendi merkezli garantiler, sürücü rahatlığının kaba arazide bile sağlanması.

Hassasiyet İmalatı ve Instrumentation

Hassas üretim, yakın makine veya iç hareketli parçalardan gelen vibrasyonlar ürün kalitesini mahvedebilir. SMA damperler [FONTD:0)mak üzere, alt-konometre stabilitesi gerekli olduğunda, alt-konometre hızları ve daha iyi yüzey bitirmeleri de entegre edilmiştir.

Forurs:0) Bilimsel araçlar [[Döneticiler ve atomik güç mikroskopları gibi); SMA dampers, enstrümanı bina zemin titreşimlerinden ayırmaktadır. küçük boyut ve yüksek baraj yoğunlukları uzayın sıkı ve manyetik alanların kaçınılması gerektiği ölçüde avantajlıdır (SMAssiyonel olmayan).

Tıbbi Cihazlar

Temel olarak da şırma uygulamaları olarak düşünülmese de, tıbbi stentlerde SMAs ve kılavuzlar da ekleme sırasında faydalı olabilecek vizasyon ve fizyolojik titreşim varlığında fayda sağlayabilirler.Daha doğrudan, SMA- bazlı:FLT:0)crotch crutch dampers veFLT:2).

Future Perspektifleri

Araştırma, SMA baraj sistemlerini daha verimli, dayanıklı ve ticari olarak uygulanabilir hale getirmek için aktif olarak birkaç yol takip ediyor.

Yeni Alaşım Kompozisyonları

Standart NiTi alaşımı, performans geliştirmek için ternary elementlerle değiştirilebilir.ETHFLT:0)NiTiCu[DÜT:1) Katı metalik histerilerin genişliğini azaltır (geçmiş ve ters dönüşüm arasındaki sıcaklık farkı), aktif bir şekilde daha duyarlı hale getirebilir. ).NiTiH)NiTiH[DÜcretsiz ısıtılır, yüksek ısıtılır 200 °C

Araştırmacılar ayrıca, eksiT'yi de keşfediyorlar:0)Konsepsiyonel olarak derecelen SMAs[Dönemli 1] – bir tel boyunca kompozisyonda kademeli bir değişiklik ile tümoylar - dönüşüm sıcaklığında düzgün bir varyasyonla bir damper oluşturmak. Bu, karmaşık kontrol sistemleri olmadan etkili baraj ısı penceresi genişletebilir.

Mikroyapı Optimizasyonu

Boyut, doku ve precipitate dağıtım, SMA damping'i güçlü bir şekilde etkileyecektir. Ultrafine-grained Nitinol'un şiddetli plastik deformasyon (e.g., eşit kanal agular baskı) şovları süperelasticity ve yorgunluk yaşamı boyunca gelişmiştir. [Düzük üretimi[D baskı)[D baskı) Şimdi özelleştirilebilir barajlarla SMA lattikleri ortaya çıkarır.

Hybrid Control Strategies

SMA'ların uygulama alanlarının uygulama alanlarının en iyi şekilde değiştirilmesi için gerekli olan sistem öğrenme algoritmalarının, örneğin, bir rüzgar türbininden elde edilen bir sinir ağı, SMA damper gücünü gerçek zamanlı olarak en aza indirmek için gerçek zamanlı olarak ayarlayabilir. Erken prototipler, bu yaklaşımın SMA'nın ısıtılması için gerekli olan ısıtılması için gerekli olan ısı değiştiricilerini öngörebilir.

Hibrit'in kendi barajı ile üretilen ısı, kendi akıllı jeneratörleri ile güç sensörlerine hasat edilebilir, kendi kendini yaratan akıllı bir damper yaratır.

Standartlar ve Codification

Sivil ve havacılık mühendisliğinde daha geniş bir kabul için tasarım kodları ve standartlar gereklidir.GÖRÜŞÜNCÜSTR:0)ASTM International) ) SMA özellikleri için standartlar yayınladı (örneğin, ASTM F2516-14 for Machinery testing of NiTi), ancak özellikle de SMA damper için uygulamalar için kılavuzlar ortaya çıkıyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Şekil Memory Alloys kendilerini güçlü bir şekilde uyarlanabilir titreşim barajı olarak kanıtlamıştır. Yüksek enerji dağılımının eşsiz kombinasyonu, multifonksiyonelliği ve gerçek zamanlı özellikleri ayarlama yeteneği - ne pasif olarak ısıtılabilirliği veya aktif olarak termal kontrol yoluyla - onları ayağına kadar hassas aletlerden tıbbi implantlara, SMA damperlere kadar hassas aletler zaten performans ve güvenilirlik.

Yeni alaşımlara, katkı üretimine devam eden araştırmalar, AI kontrollü hibritler ve standartlaşma uygulama spektrumlarını genişletecek ve maliyetleri azaltacaktır. Akıllı, hafif ve verimli vibrasyon kontrolü için talep olarak, Memory Alloys, vibrasyon mühendisinin kitinde standart bir araç haline gelmeye hazır.

[FONT=0)Pekiz barajı hakkında daha fazla okuma için, bakınız:0)BilimselDirect'un SMA özellikleri genel bakışı). ve superelastic barajlama uygulamaları hakkında detaylı bir inceleme [Dönetici Bilim[Dönemli: 3 ).Derinler.