Desarrollo de una aplicación para MATLAB® para el cálculo y la selección de alambres de NiTi en actuadores electromecánicos

Francisco  Jiménez-Navarrete; Luis Antonio Mier-Quiroga; Daniel  Maldonado-Onofre; Elvis Coutiño-Moreno

doi:10.29057/icbi.v12iEspecial.12158

Autores/as

Francisco Jiménez-Navarrete Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán https://orcid.org/0009-0004-4738-6569
Luis Antonio Mier-Quiroga TecNM: Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán https://orcid.org/0000-0001-8290-4115
Daniel Maldonado-Onofre Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán https://orcid.org/0000-0002-6078-2206
Elvis Coutiño-Moreno Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán https://orcid.org/0000-0003-2455-2574

DOI:

https://doi.org/10.29057/icbi.v12iEspecial.12158

Palabras clave:

NiTi, Alambres musculares, MATLAB, Aleación de memoria de forma

Resumen

Se presenta el desarrollo de una aplicación en MATLAB®, cuya finalidad es simplificar el proceso de cálculo y selección de alambres de NiTi (Níquel-Titanio), para su implementación como elementos de generación de potencia en actuadores electromecánicos, además de aproximar la respuesta térmica para sus condiciones de operación. El desarrollo del algoritmo del programa íntegra múltiples subfunciones creadas con base en el modelado mecánico, térmico y termoeléctrico para los alambres de NiTi. Se comprueba la efectividad del programa en el cálculo del diámetro, la longitud y en los parámetros como la fuerza de deformación requerida al comparar los resultados obtenidos con los valores recomendados por fabricantes de alambres de NiTi.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Información de Publicación

Este artículo

Otros artículos

Revisores por pares

Revisores: 2

2.4 promedio

Perfiles de revisores N/D

Declaraciones del autor

Disponibilidad de datos

N/A

16%

Financiamiento externo

No

32% con financiadores

Intereses conflictivos

N/D

11%

Para esta revista

Otras revistas

Artículos aceptados

86%

33%

Días hasta la publicación

134

145

Indexado en

GS

Editor y comité editorial: perfiles
Sociedad académica: N/D
Editora:: Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo

Citas

An, L., Huang, W. M., Fu, Y. Q., & Guo, N. Q. (2008). A note on size effect in actuating NiTi shape memory alloys by electrical current. Materials & Design, 29(7), 1432–1437. doi: 10.1016/j.matdes.2007.09.001

Barras, C. D. J., & Myers, K. A. (2000). Nitinol – Its use in vascular surgery and other applications. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery, 19(6), 564–569. doi:10.1053/ejvs.2000.1111

Cengel, Y. A., & Ghajar, A. J. (2015). Natural Convection. In Heat and Mass Transfer (5th ed., pp. 300–520). New York, New York: McGraw-Hill.

Clithy, E. (2020). Application of shape memory alloy. Science Insights, 33(3), 167–174. doi:10.15354/si.20.re072

Dynalloy. (2023). Flexinol® Actuator Wire Technical and Design Data. https://www.dynalloy.com/

Eisakhani, A., Ma, W., Gao, J., Ci, J., & Gorbet, R. (2011). Natural Convection Heat Transfer Modelling of Shape Memory Alloy Wire. Smart Materials, Structures & NDT in Aerospace.

Fort Wayne Metals. (2023). Actuator Calculator. Actuator Calculator - Fort Wayne Metals. https://www.fwmetals.com/actuator-calculator/

Ganesh, N. J., Maniprakash, S., Chandrasekaran, L., Srinivasan, S. M., & Srinivasa, A. R. (2011). Design and development of a sun tracking mechanism using the direct SMA Actuation. Journal of Mechanical Design, 133(7). doi:10.1115/1.4004380

Gómez, A., & Restrepo, C. A. (2005). Cables musculares. Revista EIA, 3, 103–111.

Holschuh, B., & Newman, D. (2015). Two-spring model for active compression textiles with integrated NiTi coil actuators. Smart Materials and Structures, 24(3), 035011. doi:10.1088/0964-1726/24/3/035011

Huang, W. (2002). On the selection of Shape Memory Alloys for actuators. Materials & Design, 23(1), 11–19. doi:10.1016/s0261-3069(01)00039-5

Huber, J. E., Fleck, N. A., & Ashby, M. F. (1997). The selection of mechanical actuators based on performance indices. Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 453(1965), 2185–2205. doi:10.1098/rspa.1997.0117

Santiago, J. (2002). Large Force Shape Memory Alloy Linear Actuator (Mastering Thesis). University of Florida, Gainesville, Florida, EE. UU.

Kurzawa, M., & Stachowiak, D. (2017). Investigation on thermo-mechanical behavior of Shape memory alloy actuator. Archives of Electrical Engineering, 66(4), 751–760. doi:10.1515/aee-2017-0057

Lai, C.M., Chu, C.Y., & Lan, C.C. (2013). A two-degrees-of-freedom miniature manipulator actuated by antagonistic shape memory alloys. Smart Materials and Structures, 22(8), 085006. doi:10.1088/0964-1726/22/8/085006

Mirvakili, S. M., & Hunter, I. W. (2017). Artificial muscles: Mechanisms, applications, and challenges. Advanced Materials, 30(6). doi:10.1002/adma.201704407

Moallem, M., & Tabrizi, V. A. (2009). Tracking control of an antagonistic shape memory alloy actuator pair. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 17(1), 184–190. doi:10.1109/tcst.2008.922506

Mohd Jani, J., Leary, M., & Subic, A. (2016). Designing shape memory alloy linear actuators: A Review. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 28(13), 1699–1718. doi:10.1177/1045389x16679296

Spaggiari, A., Spinella, I., & Dragoni, E. (2011). Design equations for binary shape memory actuators under arbitrary external forces. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 24(6), 682–694. doi:10.1177/1045389x12444491

Sun, L., & Huang, W. M. (2009). Nature of the multistage transformation in shape memory alloys upon heating. Metal Science and Heat Treatment, 51(11–12), 573–578. doi:10.1007/s11041-010-9213-x