Προσομοίωση και μελέτη της θερμομηχανικής χρονικής απόκρισης περιστροφικού διεγέρτη από κράματα μνήμης σχήματος

• Κύριος συγγραφέας: Σπυριδωνίδης, Σπυρίδων
• Άλλοι συγγραφείς: Spyridonidis, Spyridon
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Κράματα μνήμης σχήματος; Φαινόμενο μνήμης σχήματος; Μελέτη θερμομηχανικής χρονικής απόκρισης; Στρεπτικός σωλήνας; Περιστροφικός διεγέρτης; Επαγωγική θέρμανση; Κύκλος ενεργοποίησης; Shape memory alloys; Shape Memory Effect; Thermomechanical behavior analysis in time domain; Torque tube actuator; Rotary actuator; Induction heating; Actuation circle

Στην σημερινή εποχή υπάρχει ανάγκη για την ανάπτυξη κατασκευών οι οποίες πρέπει να ικανοποιούν πολύ αυστηρές προδιαγραφές όπως αυτές που σχετίζονται με τη μείωση του βάρους, και του θορύβου. Υπό αυτή την συνθήκη τα ενεργά υλικά (Active Materials) που προσφέρουν λειτουργικότητα κερδίζουν όλο ένα και περισσότερο έδαφος για την ανάπτυξη προηγμένων κατασκευών και συστημάτων. Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την θερμομηχανική χρονική απόκριση ενός περιστροφικού διεγέρτη σε μορφή σωλήνα από κράματα μνήμης σχήματος (ΚΜΣ) με σκοπό την διερεύνηση της καταλληλόλητας των ΚΜΣ για χρήση σε τέτοιου είδους εφαρμογές και τον προσδιορισμό της χρονικής απόκρισης περιστροφικών διεγερτών από ΚΜΣ. Αρχικά, περιγράφεται η ιδιαίτερη συμπεριφορά που εμφανίζουν τα ΚΜΣ τόσο σε μικροσκοπική κλίμακα όσο και σε μακροσκοπική. Στη συνέχεια, δημιουργούνται μοντέλα στο λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων ABAQUS όπου μέσα από την ίδια θερμομηχανική φόρτιση εξετάζεται, η επιρροή διαφόρων παραγόντων όπως η μέθοδος θέρμανσης, οι θερμικές συνοριακές συνθήκες και τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά στην χρονική απόκριση του διεγέρτη. Από τους τρείς τρόπους θέρμανσης που παρουσιάζονται στην εν λόγω εργασία επιλέγεται αυτός της επαγωγικής θέρμανση για περαιτέρω μελέτη ενώ από τις συνοριακές συνθήκες επιλέχθηκε η αδιαβατική για την σχεδίαση ενός πλήρους θερμομηχανικού κύκλου για την ενεργοποίηση του φαινομένου μνήμης σχήματος καταλήγοντας σε ενεργοποίηση και ανάκληση του διεγέρτη για ένα εύρος από 0° έως 7,6° σε διάστημα 15 και 20 δευτερολέπτων αντίστοιχα. Έτσι γίνεται αντιληπτό πως τέτοιου είδους διεγέρτες είναι κατάλληλοι για εφαρμογές που απαιτούν μέση αλλά και αργή απόκριση. Τέλος, με την σύγκριση των αναλυτικών αποτελεσμάτων που εξήχθησαν από τα μοντέλα καταλήγουμε τόσο στον τρόπο όσο και στον βαθμό που οι διάφορες παράμετροι επηρεάζουν την απόκριση του διεγέρτη από ΚΜΣ.