عنوان پایان‌نامه
بررسی و انتخاب پارامتر های بهینه ساخت میکرو عملگر از جنس آلیاژ حافظه دار در قطعات با مقیاس کوچک
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2322;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57957
- تاریخ دفاع
- ۲۵ اردیبهشت ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمد صالحی
- استاد راهنما
- محسن حامدی
- چکیده
- میکروعملگرها یکی از المان‌های ضروری در قطعات میکروالکترومکانیکی هستند که به طور گسترده‌ای در این ادوات استفاده می‌شوند. میکروگیره‌ها، میکروموقعیت‌دهنده‌ها، میکروفیکسچرها، میکرو‌پمپ‌ها از جمله مثال‌های کاربردی هستند که در آنها از میکروعملگر استفاده می‌شود. هدف این پایان نامه طراحی بهینه میکروعملگرهای خطی از جنس آلیاژ حافظه‌دار می‌باشد. انرژی مخصوص، جابجایی و نیروی اعمال شده به عنوان مهمترین پارامترهای عملکردی یک میکروعملگر به حساب می‌آیند. بر این اساس چهار شکل مختلف میکروعملگر با توجه به پارامترهای هندسی طراحی شده‌اند که بتوانند جابجایی‌ها و نیروهای مختلف را ایجاد کنند. به منظور بدست آوردن مقادیر بهینه پارامترها برای هر میکروعملگر، از تکنیک طراحی آزمایش‌ها استفاده شده است. بدین منظور مدل رفتاری سوزا برای انجام آنالیز المان محــدود میکروعملگــرها به کار رفته است. در این راستـا آلیاژ حافظــه‌دار با درصــد تـرکـیب Ti-49.8%Ni انتخاب و ساخته شد و از نتایج آزمونهای تجربی برای کالیبره سازی مدل با شرایط واقعی استفاده شد. سرانجام با استفاده از مدل رفتاری و آنالیز واریانس، منحنی مشخصه هر میکروعملگر و انرژی مخصوص آن استخراج شد. با استفاده از این منحنی‌های مشخصه می‌توان میکروعملگری با جابجایی و نیروی مورد نیاز برای یک سیستم میکروالکترومکانیکی انتخاب کرد. با توجه به نتایج حاصل از تحلیل‌ها، سه طرح بهینه بدست آمد که تحلیل و اندازه گیری عملکرد آنها، بیشترین انرژی مخصوص 153?J/mm3، بیشترین جابجایی 800?m و بیشترین نیروی 0.37N را نشان می دهد.
- Abstract
- Microactuators are essential elements of MEMS and are widely used in these devices. Microgrippers, micropositioners, microfixtures, micropumps and microvalves are well-known applications of microstructures. In this study, design optimization of shape memory alloy microactuators is discussed. Specific energy, displacement and force are important parameter of microactuator performance. Four different configurations of microactuator with variable geometrical parameters, that generate different levels of displacement and force, are designed and analyzed. In order to determine the optimum values of parameters for each microactuator, statistical design of experiments (DOE) is used. For this purpose, Souza et al constitutive model is adopted for using in finite element analysis software. Mechanical properties of Ti-49.8%Ni alloy are identified performing experimental tests. Finally, specific energy and characteristic curve of each microactuator is determined using the calibrated model and regression analysis. Moreover, characteristic curve of each microactuator is obtained. With this virtual tool one can choose a microactuator with the desired force and displacement. The methodology discussed in this article can be used as a reference to design proper microactuator for different MEMS applications producing various ranges of displacement and force. According to analytical result, three optimum designs were achieved that display a maximum specific energy of 150µJ/mm3, maximum displacement of 800?m and maximum force of 0.37N.
