طراحی،مدلسازی و ارتقاء عضله بازوی مصنوعی با استفاده از آلیاژ های حافظه دار SMA

طراحی،مدلسازی و ارتقاء عضله بازوی مصنوعی با استفاده از آلیاژ های حافظه دار SMA

اسلاید 1: طراحی،مدلسازی و ارتقاء عضله بازوی مصنوعی با استفاده از آلیاژ های حافظه دار SMAتهیه کننده : استاد :

اسلاید 2: چکیدهآلیاژهای حافظه دار (SMA) زیرمجموعه ای از مواد هوشمند هستند که ویژگی اساسی آنها تغییر شکل بزرگ ناشی از تغییر در ریزساختار آنها تحت تاثیر محرک های غیرمکانیکی و میدان مغناطیسی میباشند. این آلیاژها دو اثر مهم حافظه داری و سوپر الاستیسیته را از خود نشان می دهند که باعث میشود این مواد به کانیدای بسیار مناسبی برای سیستم های کنترل، سنسورها و طراحی عملگرها تبدیل شوند. از مزایای SMA میتوان به وزن کم، نیاز به توان تحریک پایین، خستگی طولانی، ، قابلیت انطباق با بدن، تحریک پذیری الکتریکی و حرارتی، عملکرد و تحریک بی صدا در مقایسه با سایر محرکها، عمر مفید و طولانی اشاره کرد.. فرکانس عملکردی محدود این آلیاژها یکی از عمده معایب آنهاست.

اسلاید 3: فازهای آلیاژهای حافظه دار SMAآستنیت AUSTENITE (فاز در دمای بالا) :ساختار آن مکعبی بوده و به علت دارا بودن تقارن بالا محکمتر است.مارتنزیت MARTENSITE (فاز در دمای پایین) :شکل آن مونو کلینیک بوده و نسبت به آستنیت تقارن کمتری دارد. از نوع فاز ترمو الاستیک بوده و دارای دو خاصیت لغزنده بودن و انرژی کم فصل مشترک است.

اسلاید 4: علت تغییر شکل آلیاژ و بازگشت به حالت اولیهعاملی که سبب تغییر شکل فلز میشود اختلاف ساختار مولکولی در هر فاز است. زمانیکه بار اعمال میشود فلز تغییر شکل میدهد. سپس به محض برداشته شدن بار و اعمال کمی گرما، مولکول به شکل ساختاری سخت در می آید به گونه ای که به یک ساختار با شبکه متفاوت مبدل میشود. در پدیده حافظه داری نمونه در حالت کاملا مارتنزیتی به مقدار معینی تغییر فرم داده میشود. سپس با گرم کردن نمونه و بازگشت آن به حالت آستین شکل نمونه نیز به حالت اول خود برمیگردد.

اسلاید 5:

اسلاید 6: مقدمهدر این مقاله با الهام از نحوه قرار گیری عضله ها در بازوی انسان عملگر جدیدی برای تقلید حرکت بازو طراحی شده و با استفاده از اثر ترمو الکتریک زمان پاسخ عملگر کاهش داده شده است. این فرایند مستلزم حل همزمان معادلات انتقال حرارت، معادلات ساختاری، توصیف فرایند تغییر فاز و همچنین معادلات دینامیکی حاک بر عملگر میباشد. پاسخ دینامیکی عملگر و مدلسازی آن و تاثیر پارامترهای مختلف برروی آن بررسی میشود. نتایج حاصل نشانگر آن است که با استفاده از روش پیشنهادی میتوان زمان پاسخ عملگر را تا 50% کاهش داد. کشف نایتینول (آلیاژ نیکل تیتانیوم) که سازگاری بسیار مناسبی با بدن انسان دارد، باعث توجه بیش از پیش به استفاده از این مواد در بیومکانیک شده است.