| Description: |
Материалы с эффектом памяти формы способны преобразовывать тепловую энер-гию в механическую работу, благодаря чему они используются в качестве силовых элементов в различных приводах и устройствах, которые находят все более широкое применение в технике и медицине. В этих устройствах функциональные силовые эле-менты могут проявлять эффект памяти формы после деформации различного типа - растяжения, сжатия, изгиба или кручения. Особое место занимают приводы, в которых используются изгибные силовые элементы. По сравнению с приводами, использующими силовые элементы растяжения или сжатия, приводы с изгибными элементами позволяют достигать существенно больших перемещений без использования дополнительных механизмов и передач, например, таких как система рычагов или шкивов. При этом изгибные силовые элемен-ты развивают сравнимую с ними силу, однако фактор большего хода обеспечивает им более широкий спектр применений. В отличие от силовых элементов растяжения - сжатия, в которых напряжения и деформации распределены по сечению и длине рав-номерно, в поперечном сечении изгибного силового элемента одновременно присут-ствуют как зоны растяжения, так и сжатия, разделенные нейтральной линией. Кроме того и напряжения и деформации по длине элемента распределены чрезвычайно нерав-номерно с выраженной локализацией в центре элемента [1]. Силовые и кинематические характеристики привода, основанного на материале с эффектом памяти формы, однозначно определяются характеристиками изгибного сило-вого элемента - развиваемой им силой и его ходом. В свою очередь характеристики си-лового элемента зависят от термомеханических свойств материала силового элемента и его формы при сжатии продольной силой в процессе охлаждения и генерации её при нагреве. Поэтому для прогнозирования характеристик силового элемента и привода в целом необходимо иметь знание о напряженно-деформированном состоянии по сече-нию и длине силового элемента в процессе его функционирования в приводе. Особен-ностью функциональных материалов с эффектом памяти формы является взаимозави-симость напряжений, деформаций и температуры в каждой точке элемента. Экспери-ментально можно определить только зависимости следующих пар характеристик: де-формации от температуры при постоянном напряжении, напряжения от температуры при постоянной деформации и деформации от напряжения при постоянной температу-ре, а также для изгибного элемента распределение деформации по длине элемента от формы изогнутого силового элемента. Определение первых трех зависимостей методи-чески отработано с использованием стандартных испытательных машин, для исследо-вания распределения деформаций по длине элемента предложен и апробирован графо-аналитический метод обработки изображения изогнутого силового элемента, который является предметом данной работы. |