Multiphysikal. Modellierung formadaptiver Verbundwerk

Formgedächtnislegierungen bieten die Möglichkeit, elektrische oder thermische Energie in mechanische Verformung umzuwandeln. Das aktive Material ist eine metallische Formgedächtnislegierung in Form von dünnen Drähten. Die Anwendungen reichen von spalt- und knickfreien aerodynamischen Elementen, z.B. in der Luftfahrt oder Automobilindustrie, bis hin zu werkstoffintegrierten Aktoren im allgemeinen Maschinenbau. In der Vergangenheit wurden in zahlreichen Projekten Anwendungen wie eine morphende Hinterkante, aktive Wirbelgeneratoren, intelligente Lüftungsöffnungen oder Ver- und Entriegelungsmechanismen meist empirisch entwickelt. Die IVW hat nun ein universell einsetzbares multiphysikalisches Modell etabliert, das die systematische Entwicklung von Anwendungen in allen Zielbereichen ermöglicht [1]. Ein Highlight des Modells ist die Fähigkeit, nicht nur die maximale Betätigungskraft und Auslenkung, sondern auch den zu erwartenden Energiebedarf für ein breites Spektrum von Umgebungsbedingungen vorherzusagen. Das Modell basiert vollständig auf frei verfügbarer Software und kann jederzeit für nicht-kommerzielle Zwecke verwendet werden. Der Quellcode ist zusammen mit einem Validierungsdatensatz [3] unter [2] verfügbar.

[1] M. Kaiser, M. Kunzler, and M. Gurka, Experimentally Characterization and Theoretical Modeling of the Electro-Thermomechanical Coupling of Unimorph Shape Memory Active Hybrid Composites, Composites Science and Technology 242, 110186 (2023).

[2] M. Kaiser, sa_smahc_py, (2023), GitHub repository, github.com/KaiMa92/ sa_smahc_py.

[3] M. Kaiser, M. Gurka, SMAHC characterization under influence of external load and ambient temperature, Dataset, ZENODO (2023) dx.doi.org/10.5281/ zenodo.7762701.