Active Vibration Control using Cantilever Beam of Smart Matrix Composite with Embedded Shape Memory Alloy

Aoki, Teruko; Shimamoto, Akira

doi:10.1299/jsmezairiki.2003.0_895

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“…Outros autores fabricaram vigas reforçadas com tecido pré-impregnado, de fibras de carbono ou aramida (Kevlar) quasi-isotrópicas, unidirecionais ou ortotrópicas, com distribuição uniforme de fios de SMA pré-deformados até 5%, propondo o controle da forma e a redução de vibrações mecânicas ou acústicas para aplicações na indústria aeroespacial [11][12][13][14][15][16]. Existem também na literatura, vigas de matriz epóxi reforçada apenas com fios de SMA unidirecionais, sem e com pré-deformação de até 5%, dispostos uniformemente na seção transversal, mostrando o aumento da rigidez, controladamente, resistência mecânica e das frequências naturais até o 3º modo de vibração, quando aquecidos, por corrente elétrica [17][18][19]. Os compósitos híbridos, aquecidos por efeito Joule exigem maior cuidado na fabricação para que os fios de SMA fiquem isolados eletricamente entre si.…”

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Comportamento Termoelástico de Vigas SMAHC sob Flexão em duas Temperaturas

et al. 2013

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RESUMONeste trabalho, foi desenvolvido e caracterizado um compósito híbrido com memória de forma (SMAHC) por meio de uma análise teórico-experimental, no regime elástico, envolvendo a fabricação de vigas laminadas. A viga híbrida foi confeccionada em matriz de epóxi reforçada com fios de SMA e mantas de fibras picadas de vidro-E, com e sem bolsa de vácuo, de cura a frio e quente. A viga possui duas camadas de fios, com e sem roving, afastadas simetricamente o máximo possível do plano médio. Também foram produzidas vigas semelhantes, com e sem fios de aço galvanizado. Os módulos de elasticidade à flexão das vigas foram comparados aos módulos de simulações analíticas. O principal objetivo foi avaliar o aumento controlado da rigidez à flexão quando os fios de Ni-Ti (SMA) foram aquecidos, por efeito Joule, de 25°C a 69°C. As vigas de SMAHC, com fração volumétrica de Ni-Ti até 2%, tiveram um aumento no módulo de elasticidade de até 6,53%, apenas mudando a fase dos fios de martensita (25ºC) para austenita (69ºC). Palavras-chave:Liga Ni-Ti com memória de forma, viga SMAHC, comportamento termoelástico. ABSTRACTIn this paper, a shape memory alloy hybrid composite (SMAHC) was developed and characterized by theoretical and experimental analysis, in the elastic regime, involving the fabrication of laminated beams. The hybrid beam was made of epoxy matrix reinforced with SMA wires and E-glass chopped mat, with and without vacuum bag, as well as cold and hot curing. The two plies incorporating wires reinforced with roving or not, were symmetrically distributed along the thickness direction, as far as possible from the beam´s middle surface. Similar specimens were also produced, substituting the Ni-Ti (SMA) wires by cheaper galvanized steel wires. The flexure elasticity modulus of the beams was compared with those obtained analytically. The main objective was to evaluate the bending stiffness of the beams, when the temperature of the Ni-Ti wires was increased by Joule effect, from 25 ºC and 69 ºC. The SMAHC beams, with volume fraction of Ni-Ti up to 2%, presented an increase in the modulus, up to 6.53 %, by changing the phase of the wires, from the martensite (25 ºC) to the austenite (69 ºC).Keywords: Ni-Ti shape memory alloy, SMAHC beam, thermoelastic behavior. INTRODUÇÃOA crescente demanda da sociedade e uma conjuntura favorável para o desenvolvimento de novos materiais viabilizaram um importante avanço tecnológico na área de estruturas adaptativas [1]. Atualmente, em alguns sistemas estruturais existe uma forte tendência à substituição de atuadores convencionais como motores elétricos; atuadores hidráulicos e pneumáticos que aumentam a complexidade e inviabilizam grandes reduções no peso global, por componentes adaptativos [1]. Neste contexto, JANOCHA [2] destacou o importante papel dos materiais inteligentes na inovação tecnológica, atuando, simultaneamente, como sensores e/ou atuadores, bem como componentes estruturais. Dentre esses materiais, encontram-se os piezoelétricos, magnetorestritivos e ligas com memória de forma...

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