Name: Méthodes expérimentales pour les enquêtes de la mémoire de forme à base Elastocaloric processus de refroidissement et de validation du modèle (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 11 s
Description: Découvrez la caractérisation des matériaux élastocaloriques et le contrôle des processus de refroidissement à l'aide d'un banc d'essai scientifique. Cette méthode permet d'optimiser l'efficacité des dispositifs de refroidissement.

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Les auteurs tiennent à remercier le soutien du programme prioritaire DFG 1599 &quot;effets calorifiques dans les matériaux ferroïques: Nouveaux concepts pour le refroidissement» (Projets: EG101 / 23-1, SCHU2217 / 2-1, SE704 / 2-1, EG101 / 29 -2, SCH2217 / 3-2, SE704 / 2-2).

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<li>Heintze, O., Seelecke, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+coupled+thermomechanical+model+for+shape+memory+alloys-From+single+crystal+to+polycrystal%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Eng.+A%22%5BJournal%5D)">A coupled thermomechanical model for shape memory alloys-From single crystal to polycrystal.</a> Mater. Sci. Eng. A. 481-482, 389-394 (2008).</li>
<li>Furst, S. J., Crews, J. H., Seelecke, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Numerical+and+experimental+analysis+of+inhomogeneities+in+SMA+wires+induced+by+thermal+boundary+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Contin.+Mech.+Thermodyn%22%5BJournal%5D)">Numerical and experimental analysis of inhomogeneities in SMA wires induced by thermal boundary conditions.</a> Contin. Mech. Thermodyn. 24 (4-6), 485-504 (2012).</li>
<li>Shaw, J., Kyriakides, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermomechanical+aspects+of+NiTi%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mech.+Phys.+Solids%22%5BJournal%5D)">Thermomechanical aspects of NiTi.</a> J. Mech. Phys. Solids. 43 (8), 1243-1281 (1995).</li>
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<li>Müller, I., Seelecke, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermodynamic+aspects+of+shape+memory+alloys%5BTitle%5D)+AND+%22Math.+Comput.+Model%22%5BJournal%5D)">Thermodynamic aspects of shape memory alloys.</a> Math. Comput. Model. 34 (12-13), 1307-1355 (2001).</li>
<li>Experimental Investigation and Numerical Simulation of the Mechanical and Thermal Behavior of a Superelastic Shape Memory Alloy Beam During Bending. Ullrich, J., Schmidt, M., et al. ASME 2014 Conf. Smart Mater. Adapt. Struct. Intell. Syst. Mech. Behav. Act. Mater. Integr. Syst. Des. Implementation; Bioinspired Smart Mater. Syst. Energy Harvest, , (2014).</li>
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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Le banc d&#39;essai scientifique présentée permet une enquête complète de matériaux elastocaloric et processus de refroidissement en effectuant les expériences décrites dans la section de protocole. un alignement précis de l&#39;échantillon avant serrage est crucial pour toutes les expériences. Bad alignement peut potentiellement conduire à une défaillance prématurée du matériau. En outre, la contrainte maximale appliquée a une influence notable sur la durée de vie la matière, alors que la souche requise pour atteindre ...

processus de refroidissement à l&#39;état solide à base de matériaux ferroïques ont le potentiel d&#39;être des alternatives respectueuses de l&#39;environnement au procédé conventionnel à base de compression de vapeur. Matériaux ferroïque peuvent présenter des effets magnétocaloriques, électrocalorique et elastocaloric 1, 2, ainsi que des combinaisons de ces effets, qui sont décrits en tant que matériau multicaloric comportement 3. Les différents effets caloriques dans les matériaux ferroïques sont actuellement à l&#39;étude dans le cadre de la Fondation allemande pour la science (DFG) Programme prioritaire SPP 1599 &quot; d&#39; effets calorifiques sur ferroïque Matériaux: Nouveaux concepts pour le refroidissement&quot; 4. Forme Memory Alloys (SMA) qui sont d&#39;une enquête au sein de ce programme montrent de grands effets elastocaloric, en particulier des alliages à base de Ni-Ti en raison de leurs grandes chaleurs latentes 5. La transformation de phase induite par la contrainte aux vitesses de déformation élevées conduit à des variations de température importantes du SMA, comme représenté sur la figure 1. Laadiabatique exothermique transformation de phase de l&#39;austénite en martensite, la température augmente de SMA. La transformation endothermique de martensite en austénite entraîne une diminution significative de la température. Ces propriétés matérielles elastocaloric peuvent être utilisés pour le refroidissement à l&#39; état ​​solide par application d&#39; un processus de chargement et de déchargement du cycle mécanique approprié. La figure 2 montre un cycle de refroidissement elastocaloric typique, à la suite du cycle de Brayton. Le transfert de chaleur entre la source de chaleur et le froid, déchargé SMA ont lieu à des niveaux de basses températures. Dans la phase suivante, le SMA est dans un état sans contact et le jeûne, le chargement adiabatique conduit à une augmentation significative de la température du SMA. Le transfert thermique ultérieur entre le SMA chaud et le dissipateur de chaleur ont lieu à une déformation constante de la SMA. À l&#39;achèvement du transfert de chaleur, rapide, le déchargement adiabatique conduit à une chute de température significative du SMA en dessous de la température de la source de chaleur, après quoi le refroidissement suivant cycle et le transfert de chaleur avec la source de chaleur peut commencer. L&#39;efficacité du processus de refroidissement elastocaloric dépend du travail mécanique nécessaire et la chaleur absorbée. Tout d&#39; abord, les expériences de contrôle du champ de température au cours des essais de traction ont été effectués par Shaw et al. , 6, 7, dans le but d&#39;étudier la formation de pics de température locale au cours des essais de traction des rubans et des fils SMA à des vitesses différentes. La méthode expérimentale appliquée combinée de la mesure des paramètres mécaniques (stress, contraintes et la vitesse de déformation) avec acquisition simultanée des champs de température au moyen de mesures thermographiques. Pendant le chargement et le déchargement d&#39;un échantillon SMA avec une machine d&#39;essai de traction, une connexion infrarouge (IR) de la caméra a été utilisé pour l&#39;acquisition d&#39;images infrarouges de l&#39;échantillon de SMA. Cette technique permet l&#39;étude de la formation dépend de la vitesse de déformation des pics de température. La mesure de la répartition de la température sur lal&#39;échantillon est très importante pour l&#39;étude des effets elastocaloric et la détermination des propriétés de refroidissement du matériau. Une mesure de la température locale - par application d&#39;une mesure de la température de mise en contact - est pas suffisant pour caractériser les propriétés de refroidissement du matériau. Une mesure du champ de température est également utilisée par Cui et al. , 8 pour l&#39;étude des effets elastocaloric dans les fils Ni-Ti. En outre, Ossmer et al. 9, 10 a montré que les mesures de température thermographiques sont également appropriés pour l&#39;étude des effets elastocaloric en Ni-Ti à base de couches minces, qui exigeait des cadences élevées de la caméra IR pour l&#39;étude des transformations de phase adiabatique à haute tension les taux. Cette technique permet l&#39;étude des quantités elastocaloric et l&#39;homogénéité du profil de température, ce qui a une influence significative sur le transfert et la chaleur à l&#39;état solide à baseefficacité des processus elastocaloric. L&#39;efficacité du refroidissement du matériau peut être déterminé en calculant le travail nécessaire sur la base des mesures de contrainte / déformation, ainsi que la chaleur (qui peut être déterminé en tenant compte de la variation de température et de la capacité thermique du matériau). Cependant, la méthode expérimentale ne permet pas l&#39;enquête de la matière elastocaloric dans des conditions de processus. Cela comprend un transfert de chaleur entre l&#39;AMS et une source de chaleur, ce qui a une influence significative sur l&#39;efficacité de l&#39;effet de refroidissement. La caractérisation des matériaux de refroidissement des conditions de traitement et l&#39;étude des processus de refroidissement elastocaloric nécessitent un banc d&#39;essai permettant le transfert de chaleur à base de l&#39;état solide, qui ne peut être étudiée par tout système commercial existant. A cette fin, une nouvelle plate-forme d&#39;essai a été mis au point. Le banc d&#39;essai est mis en place sur deux niveaux , comme illustré sur la figure 3. La uppeniveau de r permet la caractérisation de base du matériau elastocaloric et les procédures de formation initiale, similaire à la méthode décrite précédemment (voir Figure 4). L&#39;installation est équipée d&#39;un entraînement direct linéaire capable de charger et décharger le SMA à des vitesses de déformation jusqu&#39;à 1 sec -1 (voir Figure 5). L&#39;entraînement direct linéaire permet l&#39;investigation d&#39;échantillons avec une section transversale allant jusqu&#39;à 1,8 mm 2, tandis que la longueur d&#39;échantillon typique est de 90 mm. L&#39;avantage d&#39;un entraînement direct linéaire est la vitesse élevée et la forte accélération - contrairement à billes de vis à qui sont généralement utilisés pour des essais de traction. En outre, une cellule de charge, ainsi que le système de mesure de position intégré de l&#39;entraînement linéaire, fournit des données de mesure mécaniques. Une caméra infrarouge à haute résolution (1280 x 1024 pixels) est utilisé pour mesurer le profil de température de l&#39;AMS avec un maximum de 400 Hz (dans la plage de température requise). L&#39;utilisation d&#39;un objectif de microscope avec une résolutionolution de 15 um / pixel permet l&#39;étude des effets de la température locale. Le niveau inférieur de la plate - forme de test contient un mécanisme qui permet d&#39;alterner le transfert de chaleur par conduction entre le SMA et le puits de source / de chaleur de chaleur (voir les figures 6 et 7). L&#39;entraînement direct linéaire dans le niveau inférieur passe entre la source de chaleur à la SMA et du SMA au dissipateur de chaleur, tandis qu&#39;un vérin pneumatique ascenseurs et abaisse la source de chaleur / puits (voir figure 8). Chaque actionneur peut être contrôlé de façon indépendante permettant d&#39;enquête sur les différentes variations de processus de refroidissement. Le système complet de mesure permet de mesurer des paramètres mécaniques: position de l&#39; actionneur, la vitesse de l&#39; actionneur, la force de chargement SMA, la force de contact entre SMA et de la source de chaleur / puits pendant le transfert de chaleur ainsi que des paramètres thermiques (ie, les températures à l&#39; intérieur de l&#39; évier, la distribution de la source de chaleur / température sur la surface de l&#39;AMS et la source de chaleur / sink). Une description plus détaillée de la plate - forme de tests scientifiques est donnée dans Schmidt et al. , 11. <img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/53626/53626fig5.jpg" /> Figure 5. Schéma du niveau supérieur de la plate - forme de test Un entraînement linéaire direct pour le chargement et le déchargement de l&#39;échantillon SMA avec le système de mesure de position intégrée. une cellule de charge pour la mesure des forces de traction, ainsi que d&#39;une caméra infrarouge à haute résolution (1280 x 1024 pixels) pour le profil de température acquisitions. <img alt="Figure 7" src="/files/ftp_upload/53626/53626fig7.jpg" /> Figure 7. Schéma du niveau inférieur de la plate - forme de test Un entraînement direct linéaire pour la commutation entre les puits de chaleur et la source de chaleur. un vérin pneumatique pour établir un contact entre l&#39;échantillon SMA et la source de chaleur / puits; capteurs de température ont été intégrés dans le dissipateur de chaleur / source pour mesurer la température au coeur des blocs. Une cellule de compression de charge pour mesurer la force de contact entre l&#39;AMS et la source de chaleur / récepteur est intégré dans le mécanisme de transfert de chaleur et non visible sur ce schéma. Le banc d&#39;essai permet l&#39;étude des différentes compositions d&#39;alliage et la taille des échantillons, ainsi que des géométries (rubans, fils). Outre, la configuration permet des enquêtes approfondies sur les matériaux elastocaloric et processus de refroidissement. Les expériences décrites précédemment peuvent être réalisées et l&#39;exécution seront décrites étape par étape dans la section de protocole de ce manuscrit. Stabilisation Matériel: le comportement du matériau stable est importante pour l&#39;utilisation de matériaux elastocaloric dans les systèmes de refroidissement. A cet effet, un procédé de stabilisation mécanique est appliquée. Au cours de cette procédure, le matériau passe des cycles de chargement et de déchargement mécanique et effectue une phasela transformation d&#39;austénite en martensite. La stabilisation matériau présente une dépendance de fort taux. Des taux élevés de charge conduisent à un changement de température du matériau, qui est causée par la chaleur latente de la transformation de phase. Ce changement de température a une influence similaire sur la stabilisation matériel, comme les cycles de formation mécanique à différentes températures 12-15. En plus de la célèbre mécanique de stabilisation 13 et 16 calories, une stabilisation de la matière thermique peut être observée avec l&#39;installation conçue par l&#39; application thermographie 17. Caractérisation des matériaux: Après une procédure mécanique de formation initiale, le matériau présente un comportement mécanique, thermique et calorique stable permettant aux propriétés du matériau elastocaloric à caractériser. Par conséquent, le vélo mécanique à des vitesses différentes est réalisée alors que, contrairement à la procédure de formation, le elastocla caractérisation aloric comprend une phase de maintien après le chargement et le déchargement. Pendant toute la durée de la phase de maintien de la souche SMA est maintenue constante jusqu&#39;à un niveau de température ambiante est atteinte à nouveau. Ce type d&#39;expérience est nécessaire afin de déterminer la température la plus basse possible après le déchargement, à partir des niveaux de température ambiante, ainsi que l&#39;efficacité des matériaux. formation dépendant du taux de pics de température locale peut être observée, avec des taux plus élevés conduisant à une distribution de température plus homogène. En outre, en augmentant la vitesse de déformation du changement de température augmente également jusqu&#39;à ce que des conditions adiabatiques sont atteints. L&#39;efficacité matériau peut être déterminée en calculant le travail requis mécanique, sur la base d&#39;un diagramme force-déplacement d&#39;une expérience adiabatique, ainsi que la chaleur résorbable, en fonction de la variation moyenne de la température du matériau pendant le déchargement et la capacité calorifique de l&#39;échantillon . Elastocprocessus de refroidissement aloric: L&#39;étude de l&#39;efficacité de refroidissement du SMA dans les conditions opératoires nécessite le transfert de chaleur entre le fluide de refroidissement SMA et une source de chaleur, ainsi qu&#39;un dissipateur de chaleur. A cet effet, le SMA est en contact avec une source à l&#39;état solide de la chaleur (après le déchargement adiabatique) et un dissipateur de chaleur (après le chargement adiabatique). L &#39;efficacité du processus dépend fortement de la commande de processus et les conditions aux limites thermique. L&#39;enquête approfondie du processus de refroidissement nécessite une variation des paramètres de contrôle afin de déterminer le contrôle du processus le plus efficace. L&#39;influence individuelle des paramètres (temps de contact, la souche SMA, la vitesse de déformation SMA, phase de contact (contact pendant le chargement / déchargement phase ou suivant) et de la force de contact) sur la performance des processus doit être étudié. En outre, l&#39;influence de la condition limite thermique en changeant nombre croissant de cycles de refroidissement doitêtre pris en compte. Validation du modèle: Le développement d&#39;un modèle de matériau couplé thermomécaniquement, capable de reproduire le comportement d&#39;un matériau mécanique et thermique au cours du cycle de refroidissement, est crucial pour le développement d&#39;une technologie de refroidissement roman. Le modèle permet pour le matériel et l&#39;optimisation des processus par un effort réduit de développement expérimental et matériel. La validation nécessite un essai de traction isotherme initiale d&#39;un matériau stabilisé pour générer les données d&#39;entrée de matière mécanique requise (module d&#39;élasticité de l&#39;austénite et la phase martensitique, la largeur de l&#39;hystérésis mécanique ainsi que la déformation de transformation). La validation du modèle a lieu sur la base des essais de traction à des taux différents. Les données d&#39;entrée en calories nécessaires pour le modèle peut être déterminé par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) suivant les essais mécaniques. Les mesures de DSC doivent être effectuées after l&#39;essai mécanique afin de mesurer les propriétés des matériaux caloriques d&#39;un échantillon stabilisé.

<table><tbody><tr><td>Entraînements directs linéaires</td><td>ESR-Pollmeier</td><td>ML 1418-U5-W1</td><td>SMA chargement/déchargement ; transfert de chaleur</td></tr><tr><td>Vérin pneumatique&nbsp ;</td><td>Festo</td><td>ADNGF-40 574031</td><td>Contact entre la source/le dissipateur de chaleur et le</td></tr><tr><td>système de mesure de position inductif SMA&nbsp ;</td><td>AMO</td><td>LMKA-1101.1NN-1.0-0</td><td></td></tr><tr><td>Capteur de force en traction et compression</td><td>Futek</td><td>LCF451 ; FSH02241</td> Capteur <td>de force SMA</td></tr><tr><td>Futek</td><td></td><td>LTH300 ; FSH00297</td><td>Caméra IR à force de contact</td></tr><tr><td></td><td>Infra Tec</td><td>Image IR 9360 ; M91129</td><td>1 280 x 1 024 pixels ; Fréquence d’images maximale 3 200 Hz</td></tr><tr><td>Contrôleur temps réel&nbsp ;</td><td>National Instruments</td><td>NI CompactRIO-9074</td><td>Système d’acquisition et de contrôle</td></tr><tr><td>de données Vernis pour caméra</td><td>Tetenal</td><td>105202</td><td></td></tr></tbody></table>

méthodes expérimentales pour les enquêtes de la mémoire de forme à base elastocaloric processus de refroidissement et de validation du modèle

Experimental Methods for Investigation of Shape Memory Based Elastocaloric Cooling Processes and Model Validation

Forme Memory Alloys (SMA) en utilisant des procédés de refroidissement elastocaloric ont le potentiel d&#39;être une alternative écologique au processus de refroidissement classique de compression de vapeur sur la base. systèmes d&#39;alliage à base de nickel-titane (Ni-Ti), en particulier, présentent d&#39;importants effets elastocaloric. De plus, présentent de grandes chaleurs latentes qui est une propriété de matériau nécessaire pour le développement d&#39;un processus de refroidissement efficace à solide. Un banc d&#39;essai scientifique a été conçu pour étudier ces processus et les effets elastocaloric en AMF. Le banc d&#39;essai réalisé permet un contrôle indépendant des cycles de chargement et de déchargement mécanique d&#39;un SMA, ainsi que le transfert de chaleur par conduction entre les éléments de refroidissement SMA et une source de chaleur / évier. Le banc d&#39;essai est équipé d&#39;un système de surveillance complet capable de mesures synchronisées des paramètres mécaniques et thermiques. En plus de déterminer le travail mécanique dépendant du processus, le système permet également DE MESUREt des aspects thermiques caloriques de l&#39;effet de refroidissement elastocaloric grâce à l&#39;utilisation d&#39;une caméra infrarouge haute performance. Cette combinaison est particulièrement intéressante, car elle permet à des illustrations de localisation et de taux d&#39;effets - à la fois importants pour le transfert de chaleur efficace du milieu à refroidir. Le travail présenté décrit une méthode expérimentale pour identifier les propriétés des matériaux elastocaloric dans différents matériaux et géométries échantillon. En outre, le banc d&#39;essai est utilisée pour étudier les différentes variations de processus de refroidissement. Les méthodes d&#39;analyse introduites permettent une considération différenciée des matériaux, processus et l&#39;état limite les influences liées à l&#39;efficacité du processus. La comparaison des données expérimentales avec les résultats de simulation (d&#39;un modèle d&#39;éléments finis thermomécanique couplé) permet une meilleure compréhension de la physique sous-jacentes de l&#39;effet elastocaloric. En outre, les résultats expérimentaux, ainsi que les conclusions based sur les résultats de la simulation, sont utilisés pour améliorer les propriétés du matériau.

Stabilisation des matériaux (Formation): La figure 9 montre un diagramme contrainte / déformation de 50 cycles de formation. L&#39;échantillon étudié est un ruban de Ni-Ti ayant une section transversale A = 1,45 mm 2. Le taux de déformation appliquée de 1 x 10 -3 s -1 conduit à une augmentation de la température moyenne de AT = 12,2 K. L&#39;augmentation de tem...

Des méthodes expérimentales pour l’étude des procédés de refroidissement à l’état solide et la caractérisation des propriétés des matériaux élastocaloriques des alliages à mémoire de forme (SMA) sont présentées. Un banc d’essai sur mesure a été conçu pour le contrôle et la surveillance complète des processus de refroidissement élastocalorique. De plus, il fournit une plate-forme de validation pour les approches de modélisation thermomécaniquement couplées.

Méthodes expérimentales pour les enquêtes de la mémoire de forme à base Elastocaloric processus de refroidissement et de validation du modèle

Shape Memory Alloys (SMA) using elastocaloric cooling processes have the potential to be an environmentally friendly alternative to the conventional vapor ...

L'objectif général de cette expérience est d'étudier les matériaux élastocaloriques et les processus de refroidissement élastocalorique. À cette fin, un dispositif expérimental scientifique a été mis au point pour effectuer des caractérisations fondamentales des matériaux ainsi que des commandes avancées des processus élastocaloriques. Notre méthode décrit l'influence des propriétés des matériaux et de la commande du processus sur la puissance frigorifique et l'efficacité du processus de refroidissement.Les résultats permettent le développement de procédés de refroidissement élastocaloriques optimisés, qui constituent la base pour la conception de dispositifs de refroidissement efficaces. Lors d'une charge adiabatique rapide, les chaleurs latentes de l'alliage à mémoire de forme provoquent une augmentation de température pendant la charge, et une diminution de température lors du déchargement ultérieur. L'étude du procédé de refroidissement élastocalorique est une collaboration entre le groupe de science des matériaux de l'Université de Bochum et deux groupes de génie mécatronique de l'Université de la Sarre, à Sarrebruck, Allemagne.Il s'agit d'optimiser les matériaux ainsi que les procédés, et également de développer un outil de simulation. Le banc d'essai scientifique mis au point permet d'étudier l'effet élastocalorique relatif au transfert de chaleur en phase solide entre l'alliage à mémoire de forme et une source de chaleur, ainsi qu'entre l'alliage à mémoire de forme et un dissipateur thermique. Le principal avantage de cette technique réside dans la possibilité d'analyser indépendamment l'influence de chaque paramètre de contrôle sur des grandeurs telles que le travail et la chaleur.En outre, ce système est intégré à un système complet permettant de mesurer les grandeurs mécaniques et terminales à chaque étape du processus. Commencez par utiliser un pied à coulisse pour mesurer le ruban en alliage à mémoire de forme et déterminer la section transversale de l'échantillon. Ensuite, recouvrez l'échantillon d'une fine couche de peinture à haute émissivité.Ensuite, réglez la position cible dans le programme du contrôleur moteur à zéro micromètre, puis cliquez sur le bouton d'activation de l'opération. À cette position, la distance entre les pinces est de 90 millimètres. Placez l'échantillon entre les pinces du dispositif expérimental et utilisez un outil d'alignement spécialement conçu pour aligner l'échantillon.Ensuite, utilisez un outil de montage pour serrer les colliers et une clé dynamométrique pour visser les vis avec une force de 20 newton-mètres. L'alignement du semper est très critique. La poulie du semper cèdera après seulement quelques cycles.Démarrez le logiciel de la caméra infrarouge et chargez l'étalonnage pour un objectif de 50 millimètres combiné à une lentille macro. Sélectionnez une taille d'image de 1 280 par 100 pixels et une plage de température de -20 à 50 degrés Celsius, puis utilisez l'unité de mise au point motorisée pour positionner la caméra. Ouvrez le programme de contrôle pour l'entraînement et la caractérisation des matériaux.Ensuite, réglez la position initiale à zéro micromètre et choisissez une position cible de 4 500 micromètres, afin que le matériau subisse une transformation de phase complète. Réglez la vitesse du moteur linéaire direct à 45 micromètres par seconde, ce qui équivaut à une vitesse de déformation de cinq fois 10 à la puissance moins quatre par seconde. Ensuite, réglez le temps de maintien à zéro seconde, le nombre de cycles à un, la fréquence d'acquisition de la caméra infrarouge à 50 millisecondes par image, puis cliquez sur le bouton démarrer pour charger les paramètres.Ouvrez maintenant le logiciel de la caméra infrarouge, choisissez un nom de fichier et allouez 5 000 images. Passez d'une source de déclenchement interne à une source externe, puis démarrez le mode d'acquisition des données. Ensuite, ouvrez le programme de contrôle et appuyez sur le bouton démarrer l'expérience pour exécuter l'expérience.Pour commencer à caractériser le matériau, ouvrez le programme de commande pour l'entraînement et le matériau. Ensuite, réglez la position initiale de manière à ce que l'échantillon soit soumis à une charge nulle au départ, et fixez la position cible équivalente à la position cible de l'entraînement, soit 4 500 micromètres. Régler ensuite la vitesse de déformation selon les besoins, et choisir une vitesse linéaire d'entraînement direct de 9 000 micromètres par seconde, ce qui conduit à une transformation de phase adiabatique pour des échantillons dont la section transversale mesure 0,75 millimètre par 1,4 millimètre ou plus.Régler le temps de maintien sur 180 secondes afin de laisser suffisamment de temps à l'échantillon pour atteindre la température initiale souhaitée avant l'expérience. Ensuite, régler le nombre de cycles sur un, la fréquence d'acquisition de la caméra infrarouge sur 5 millisecondes par image, puis cliquer sur le bouton de démarrage pour charger les paramètres. Puis, ouvrir le logiciel de la caméra infrarouge, choisir un nom de fichier et réserver 80 000 images pour l'expérience.Passer d'une source de déclenchement interne à une source externe, puis démarrer le mode d'acquisition de données. Dans le programme de contrôle, appuyer sur le bouton de démarrage de l'expérience pour commencer l'expérience. Afin d'étudier les pics de température locaux, éteindre d'abord la lumière.Ensuite, retirez toutes les sources de chaleur du champ de vision de la caméra infrarouge et remplacez l'objectif par un objectif de microscope. Puis, modifiez les paramètres d'étalonnage de la caméra, chargez un objectif de microscope et étalonnez une taille d'image de 500 sur 250 pixels dans une plage allant de 20 à 50 degrés Celsius. Utilisez l'unité de mise au point motorisée pour focaliser l'échantillon.Ensuite, réalisez un essai de traction standard à une vitesse linéaire d'entraînement direct de 900 micromètres par seconde, comme décrit précédemment. Avec l'échantillon toujours en place, démarrez le logiciel de la caméra infrarouge et chargez l'étalonnage pour l'objectif de 50 millimètres avec l'objectif macro. Choisissez une taille d'image de 1 280 par 1 024 pixels et une plage de température de moins 20 à 50 degrés Celsius.Ouvrez le programme de commande et réglez les paramètres de contrôle. Réglez la position de départ de l'entraînement linéaire direct pour les alliages à mémoire de forme de manière à ce que l'échantillon soit soumis à une charge nulle. Réglez également la position cible équivalente à la position cible de l'entraînement.Régler la vitesse de l'entraînement linéaire direct pour le chargement et le déchargement de l'alliage à mémoire de forme à 9 000 micromètres par seconde. Ensuite, régler la vitesse de l'entraînement linéaire direct au niveau inférieur du dispositif à 100 millimètres par seconde. Puis, régler le temps de contact à six secondes.Choisissez le contact après le mode de chargement et de déchargement et réglez le nombre de cycles à 40. Sélectionnez une fréquence d'acquisition de la caméra infrarouge de 20 millisecondes par image, puis cliquez sur le bouton de démarrage pour charger les paramètres. Dans le logiciel de la caméra infrarouge, choisissez un nom de fichier et allouez 50 000 images pour l'expérience.Passer d'une source de déclenchement interne à une source externe et démarrer le mode d'acquisition de données. Enfin, ouvrir le programme de contrôle et appuyer sur le bouton de démarrage de l'expérience. Cela lancera le cycle de refroidissement élastocalorique.Dans cet extrait vidéo, un ruban en titane-nickel est soumis à une contrainte pendant l'entraînement. L'étirement contrôlé entraîne une augmentation moyenne de température de 12,2 degrés Kelvin. Le matériau suit une courbe d'hystérésis typique et finit par atteindre une réponse similaire à celle indiquée en rouge.Présentée ici avec un ruban en nickel titane cuivre vanadium, la largeur de l'hystérésis augmente avec des vitesses de déformation plus élevées. Ceci résulte du changement de température pendant la transformation de phase. Le diagramme montre que, au-delà d'un certain point, il n'y a plus d'augmentation du changement de température en réponse à une augmentation de la vitesse de déformation.Ce vidéo infrarouge montre que, en augmentant le nombre de cycles de refroidissement, les différences de température entre le dissipateur thermique et la source de chaleur augmentent, ce qui entraîne une diminution des températures minimale et maximale du matériau. Après le premier cycle, un profil de température inhomogène apparaît parce que le dissipateur thermique et la source de chaleur ne sont pas en contact avec toute la bande. Ici, vous pouvez voir la comparaison entre l'expérience et la simulation d'un essai de traction.Le modèle sous-jacent de la simulation est une modification du modèle Mueller Achenbach Selleck couplé thermomécaniquement. Cela montre que le modèle est capable de reproduire le comportement mécanique ainsi que le comportement thermique du matériau. Ainsi, lors de la réalisation de la procédure, il est important de se rappeler que les exigences de conception impliquent la surveillance de toutes les étapes de refroidissement, ainsi qu'une commande directe des paramètres de variation.L'encapsulation thermique augmentera l'efficacité du processus, mais l'observabilité serait grandement réduite. Pour le développement d'un dispositif réel par la suite, vous en tiendriez bien sûr compte. En suivant cette procédure, d'autres variantes de processus en plus du contrôle adiabatique, comme des processus combinés adiabatiques et non adiabatiques, peuvent être réalisées afin de répondre à des questions supplémentaires, telles que l'influence de la phase de contact sur l'efficacité du processus et la puissance de refroidissement.Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de l'effet de refroidissement élastocalorique, ainsi que de la manière dont l'optimisation des matériaux et la maîtrise du procédé influencent la puissance frigorifique et l'efficacité du processus.

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