A bending actuator using zigzag type shape memory alloy springs has been fabricated and characterized. The fabricated millimeter-sized actuator has outer diameter of 3.0mm and inner diameter of 2.0mm. The zigzag type spring is more suitable for thin wall type actuator because the zigzag type spring has a planar structure comparing with the coil type spring which has a three-dimensional structure. The measured characteristics of the fabricated bending actuator show the possibility of practical application to micro active bending catheters.
Electro-Active Paper (EAPap) is one of attractive electro-active polymer (EAP) materials for artificial muscles due to its many advantages such as light weight, biologically degradable, low cost, large displacement output, low actuation voltage and low power consumption. However, drawbacks of EAPap actuators include low force output and humidity dependence. To enhance the performance of EAPap, conductive polymer (PPy) and SWNT/conductive polymer (PANI) are coated on EAPap PPy as conductive polymer is coated on cellulose EAPap by means of electrochemical deposition. Two different dopants are used in PPy through conducting polymer processing. SWNTS are mixed with PANI in emeraldine base along with different dopants. The compound materials are coated on cellulose EAPap using spin coating system. The performance of PPy/EAPap and SWNT/PANI/EAPap are evaluated in terms of bending displacement, blocked force, and the effects of dopants, humidity, coaling time, voltage and frequency are investigated. Comparing with EAPap actuators, SWNT/PANI/EAPap actuators show $200\%$ improvement of bending displacement and $300\%$ increment of blocked force.
This paper is concerned with the development of the vibration isolation system using piezoelectric actuators and sensors. The active vibration absorber system consists of 4 pairs of PZT actuators bonded on aluminum plates making s- shaped device. Hence, the active system is directly connected to the passive system. The rubber attached to the end of the beam is connected to the upper base as a structural member. It allows bending thus maximizing the vertical movement generated by the piezoceramic actuators. (omitted)
The flexural vibration of laminated composite beams with active and passive constrained-layer damping has been investigated to design structure with maximum possible damping capacity. The equations of motion are derived for flexural vibrations of symmetrical, multi-layer laminated beams. The damping ratio and modal damping of the first bending mode are calculated by means of iterative complex eigensolution method. This paper addresses a design strategy of laminated composite under flexural vibrations with active control.
Muhammad Safeer;Muhammad Taj;Mohamed A. Khadimallah;Muzamal Hussain;Saima Akram;Faisal Mehmood Butt;Abdelouahed Tounsi
Advances in nano research
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제15권1호
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pp.15-23
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2023
Dynamics of protein filamentous has been an active area of research since the last few decades as the role of cytoskeletal components, microtubules, intermediate filaments and microfilaments is very important in cell functions. During cell functions, these components undergo the deformations like bending, buckling and vibrations. In the present paper, bending and buckling of microfilaments are studied by using Euler Bernoulli beam theory with nonlocal parametric effects in conjunction. The obtained results show that the nonlocal parametric effects are not ignorable and the applications of nonlocal parameters well agree with the experimental verifications.
Ceramics are significantly used in many industrial applications due to their excellent mechanical and thermal properties such as high temperature strength, low density, high hardness, low thermal expansion, and good corrosion resistive properties, while their disadvantages are brittleness, poor formability and high manufacturing cost. To combine advantages of ceramics with those of metals, they are often used together as one composite component, which necessiates reliable joining methods between metal and ceramic. Direct brazing using an active filler metal has been found to be a reliable and simple technique, producing strong and reliable joints. In this study, the fracture characteristics of Si$_3$N$_4$ ceramic joined to ANSI 304L stainless steel with a Ti-Ag-Cu filler and a Cu (0.25-0.3 mm) interlayer are investigated as a function of strain rate and temperature. In order to evaluate a local strain a couple of strain gages are pasted at the ceramic and metal sides near joint interface. As a result the 4-point bending strength and the deflection of interlayer increased at room temperature with increasing strain rate. However bending strength decreased with temperature while deflection of interlayer was almost same. The fracture shapes were classified into three groups ; cracks grow into the metal-brazing filler line, the ceramic-brazing filler line or the ceramic inside.
The present work pays emphasis on investigating the effect of different types of debonding on the bending behaviour of active sandwich beam, consisting of both extension and shear actuators. An active sandwich beam finite element is formulated by using Timoshenko's beam theory, characterized by first order shear deformation for the core and Euler-Bernoulli's beam theory for the top and bottom faces. The problem of debondings of extension actuator and face are dealt with by employing four-region model for inner debonding and three-region model for the edge debonding respectively. Displacement based continuity conditions are enforced at the interfaces of different regions using penalty method. Firstly, piezoelectric actuation of healthy sandwich beam is assessed through deflection analysis. Then the effect of actuators' debondings with different boundary conditions on bending behavior is computationally evaluated and experimentally clamped-free case is validated. The results generated will be useful to address the damage tolerant design procedures for smart sandwich beam structures with structural control and health monitoring applications.
Specialized propulsors for naval applications have numerous opportunities in terms of research, design and fabrication of an appropriate propulsor. One of the most important components of any propulsor is the actuator that provides the mode of locomotion. Ionomeric electro-active polymer may offer an attractive solution for locomotion of small propulsors. A common ionomeric electro-active polymer, ionic Polymer-Metal Composites (IPHCs) give large true bending deformations under low driving voltages, operate in aqueous environments, are capable of transduction and are relatively well understood. IPMC fabrication and operation are presented to further elucidate the use of the material for a propulsor. Various materials, including IPMCs, are investigated and a simplified propulsor model is explored.
The fatigue load of a turbine blade has become more important because the size of commercial wind turbines has increased dramatically in the past 30 years. The reduction of the fatigue load can result in an increase in operational efficiency. This paper numerically investigates the load reduction of large wind turbine blades using active aerodynamic load control devices, namely trailing edge flaps. The PD and LQG controllers are used to determine the trailing edge flap angle; the difference between the root bending moment and its mean value during turbulent wind conditions is used as the error signal of the controllers. By numerically analyzing the effect of the trailing edge flaps on the wind turbines, a reduction of 30-50% in the standard deviation of the root bending moment was achieved. This result implies a reduction in the fatigue damage on the wind turbines, which allows the turbine blade lengths to be increased without exceeding the designed fatigue damage limit.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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