izpis_h1_title_alt

Karakterizacija umetne mišice iz metamateriala z negativnim koeficientom toplotne razteznosti
ID Zavodnik, Jan (Avtor), ID Brojan, Miha (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (8,90 MB)
MD5: 63C9B8DC1B19AFDE43F816513319BB50
PID: 20.500.12556/rul/462e14fd-827e-4993-a05e-5c374136853f

Izvleček
Umetne mišice izdelane iz preproste ribiške vrvice predstavljajo velik potencial za razvoj npr. robotskih udov, protetike, preprostih, a zanesljivih termo regulatorjev in pametnih oblačil. Ker so polimerne umetne mišice še relativno slabo raziskane, sta njihova izdelava in uporaba zaenkrat omejeni le na raziskovalno področje. V nalogi smo se lotili raziskav te teme s pomočjo teorije in eksperimentov. Predstavili smo postopek izdelave polimernih umetnih mišic, izdelali več vzorcev ter jih raziskali eksperimentalno. Raziskali smo vpliv parametrov izdelave in toplotne obdelave na njihov termo-mehanski odziv. Razvili smo preproste napovedne matematične modele, ki modelirajo krčenje polimernih mišic v odvisnosti od temperature in konstantne osne obremenitve ter opišejo silo, ki jo polimerna mišica ustvarja pri izometričnem temperaturnem obremenjevanju. Modeli tako, v nasprotju z literaturo, opišejo tudi obnašanje osno obremenjene mišice, so matematično nezahtevni, a še vedno natančni. Temeljijo na mehaniki vijačnice, linearni teoriji elastičnosti in linearnem temperaturnem raztezanju materiala. Eksperimentalno smo raziskali tudi parametre, ki vplivajo na histerezo polimernih mišic in raziskali, kako zgodovina obremenjevanja vpliva na krčenje polimerne mišice pri povišani temperaturi. Izkazalo se je, da je obnašanje mišic močno odvisno od zgodovine obremenjevanja mišice, priprave in toplotne obdelave. Prikazana analiza problema nam omogoča boljše razumevanje problema delovanja umetne mišice, identificira vplivne parametre, predvsem pa predstavlja dober temelj za razvoj še bolj natančnih matematičnih modelov v prihodnosti.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:umetna mišica ribiška vrvica eksperiment matematični model metamateriali
Vrsta gradiva:Diplomsko delo/naloga
Organizacija:FS - Fakulteta za strojništvo
Leto izida:2017
PID:20.500.12556/RUL-95530 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:20.09.2017
Število ogledov:1870
Število prenosov:672
Metapodatki:XML RDF-CHPDL DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Characterization of an artificial muscle made from metamaterial with negative coefficient of thermal expansion
Izvleček:
Artificial muscles made from simple fishing lines represent great potential for the development of: robotic limbs, prosthetics, simple but reliable thermos-regulators and smart clothing for example. Since polymeric artificial muscles are still relatively poorly understood, their manufacture and use are currently limited to the field of research only. In this work, we research this topic using theory and experiments. We present a fabrication process of polymeric artificial muscles, manufacture a number samples and experimentally explore them. We examined the influence of the fabricating parameters and heat treatment on their thermo-mechanical response. We have developed simple predictive mathematical models that describe the contraction of polymer muscles in dependence on temperature and constant axial load and describe the muscle generated force in isometric temperature loading. Thus, in contrast to literature, the behavior of axially loaded muscles is also described. The models are mathematically simple, yet accurate. They are based on the mechanics of the helix, the linear theory of elasticity and the linear temperature expansion of the material. We also experimentally investigate the parameters that influence the polymer muscle hysteresis and investigate how the history of loading affects the contraction of the polymer muscle at an elevated temperature. It turned out that the behavior of muscles strongly depends on the history of muscle loading, preparation, and heat treatment. The presented analysis of the problem enables us to better understand the problem of the artificial muscle response, identify the influential parameters, and moreover, represents a good basis for the development of even more precise mathematical models in the future.

Ključne besede:artificial muscle fishing line experiment mathematical model metamaterials

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj