Експериментальні дослідження термомеханічних характеристик пружин із сплаву nitinol
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya3(73).2024.155Анотація
У статті розглядається питання щодо дослідження термочутливих елементів на основі матеріалу Nitinol - провід діаметром 1,0 мм, який у вигляді пружин потенційно може використовуватися з відповідними геометричними параметрами в конструкції теплового двигуна системи генерації електричної енергії.
Дослідження дозволяють визначити термомеханічні характеристики пружин із цього сплаву, а саме дослідження впливу величини попередньої деформації таких елементів на генероване зусилля.
Термозагартування проводу із нітінолу проводилося при температурі від 400 до 500 оС протягом 4,5 годин. Дослідження термомеханічних характеристик здійснювалося при нагріванні термочутливого елемента (пружини) у воді від температури 20 оС до 100 оС, вимірювання зусилля виконувались пружинним динамометром. Для досліджень у цій роботі обрано термочутливі елементи – дві пружини із сплаву Nitinol. У роботі зображено модель та загальний вигляд дослідної установки для знаття термомеханічних характеристик пружин.
Побудовано термомеханічні характеристики пружин при різній величині їх деформації. Наведено графіки, які показують, що функціональна залежність максимального генерованого зусилля від величини деформації пружини близька до лінійної. У роботі використаний метод інтерполяції, розраховані відповідні коефіцієнти та побудована функціональна залежність. Отримана залежність дозволяє збільшити межі визначення максимального генерованого зусилля від величини деформації пружини та буде необхідна при моделюванні характеристик теплового двигуна.
Експериментальними дослідженнями встановлено, що суттєвий вплив на величину генерованого зусилля пружиною із сплаву Nitinol обумовлює величина деформації пружини. При деформації пружини 160 мм і температурі 100 оС генероване зусилля склало 4…4,05 Н, а при деформації 100 мм – 1,75…1,85 Н.
Ключові слова: термочутливий елемент, зусилля, генерація електричної енергії, нітінол, сплав з пам’яттю форми
Посилання
Kozyrskyi, V.V.. Kaplun, V.V., Voloshyn S.M. (2021). Funktsionalni intermetalidy v elektroenerhetychnykh ustanovkakh. [Functional intermetallics in power plants]. Kyiv: Komprynt, 347.
Class Notes: Introduction to Smart Materials and Intelligent Systems, Gregory Washington Ohio State University, OH 43210-1107. P.159.
Koval, Yu. M. (2005). Splavy z efektom pamiati formy – potuzhnyi klas funktsionalnykh materialiv [Shape memory alloys are a powerful class of functional materials]. Nauka ta innovatsii, 1 (2), 80-95.
Balytska, N. O. (2022). Osoblyvosti tortsevoho frezeruvannia splaviv Ni-Ti z efektom pamiati formy [Features of face milling of Ni-Ti alloys with shape memory effect]. Tekhnichna inzheneriia, 2(90), 3-12. https://doi.org/10.26642/ten-2022-2(90)-3-12
Chang, L.C., Read, T.A. (1951). Trans. AIME, 191, 47.
Hodgson, D.E. (1988). Using Shape Memory Alloys. Shape Memory Applications, 234.
Harrison, J.D., Hodgson, D.E. (1975). Shape Memory Effects in Alloys. J. Perkins, Ed.Plenum Press, 517.
Kozyrskyi, V.V., Kaplun, V.V. (2014). Elektrotekhnichne obladnannia na osnovi funktsionalnykh materialiv [Electrical equipment based on functional materials]. Kyiv: NUBiP Ukrainy, 409.
Bunko, V.Ia., Kozyrskyi, V.V. (2023). Vykorystannia elementiv z efektom pamiati formy dlia stvorennia system heneratsii elektroenerhii. Elektroenerhetyka, elektromekhanika ta tekhnolohii v APK [Using shape memory elements to create power generation systems. Electric power engineering, electromechanics and technologies in agriculture]. Materialy Mizhnar. nauk.-prakt. konf., 9 lystopada 2023 r. Derzh. biotekhnolohichnyi un-t. Kharkiv, 249. Avalable at: https://biotechuniv.edu.ua/nauka/konferentsiyi/
Bunko, V. Ya., Kozyrskyi, V. V. (2024). Doslidzhennia elementiv z efektom pamiati formy ta vyznachennia yikh termomekhanichnykh kharakterystyk pry riznykh temperaturakh zahartuvannia [Study of elements with shape memory effect and determination of their thermomechanical characteristics at different tempering temperatures]. Zbirnyk naukovykh prats Natsionalnoho universytetu korablebuduvannia imeni admirala Makarova, 1 (494), 69-73.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
