ANÁLISE NUMÉRICA DE DIFERENTES CONFIGURAÇÕES DE ATUADORES COM MEMÓRIA DE FORMA

Abstract

Shape memory alloys (SMAs) are attractive engineering materials due to their potential application as actuators using the ability to memorize shapes through a thermomechanical loading. This paper develops a numerical investigation of different SMA actuator configurations considering bias and antagonistic arrangements. Numerical simulations are carried out using the finite element method together with a constitutive model for SMAs. Parametric analysis is carried out evaluating the performance of each actuator configuration based on stress and strain. Basically, four representative configurations of general actuators are treated: SMA wire; linear spring connected to an SMA wire; two elastic springs connected by an SMA wire; and two SMA wires connected by a spring.

As ligas com Memória de Forma, do inglês Shape Memory Alloys (SMAs) são materiais bastante atraentes devido ao seu potencial para aplicações como atuadores usando a sua habilidade de memorizar formas através de carregamentos termomecânicos. Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma investigação numérica de diferentes configurações considerando arranjos com molas elásticas e sistemas antagônicos. Simulações numéricas foram realizadas usando o método de elementos finitos junto com um modelo constitutivo para as SMAs. Uma análise paramétrica é realizada para verificar a performance de cada configuração de atuador baseada nas informações de tensão e deformação. Basicamente, quatro configurações são estudadas: Fio com memória de forma, um fio com memória de forma conectado a uma mola elástica, duas molas elásticas conectadas a um fio com memória de forma e dois fios com memória de forma conectados a uma mola elástica.