Damping elements with shape memory effect for automotive safety systems

การศึกษาโลหะจำรูปสำหรับการใช้งานในระบบความปลอดภัยในรถยนต์

Name: Pittaya Akarasanon

LCSH: SHAPE MEMORY ALLOYS

Abstract: Currently, the seat belt system has many mechanical devices work together in order to reduce injuries caused by accidents such as the pretensioner, the load limiter, the retractor and the self-adaptive seat belt load limiter. Researchers have studied the unique properties of “Shape Memory Alloys” (SMA). These properties are the shape memory effect (SME) and pseudo-elasticity (SE). These properties require an external heat or/and an external force to achieve the properties. Moreover, they also have an important property that can be used for the energy absorption: the damping capacity. The energy is absorbed in order to transform the internal structure. The damping properties of the shape memory alloys can be used in application of the load limiter and the pretensioner as well as in other applications of the automotive safety system. To study the possibility of using SMAs in the automotive application, in this research two types of SMAs: NiTi-actuator wire specimens (0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5 mm, diameter) and NiTi-pseudo-elastic wire specimens (0.127, 0.18, 0.25, 0.3 and 0.5 mm, diameter) were tested in different condition: to identify the mechanical properties of the both specimen types with different constant temperature at low speeds, to identify the electrical energy consumption of the NiTi-actuator wire specimens with activation time in 1 second with different constant stresses and different activated electrical energy and to identify the shape memory effects, pseudo-elastic properties, recovery percentages and damping properties of the both specimen types with different loading energy in high speed condition. At this place it can be stated, that the results achieved in this work are indicating a successful application of shape memory elements as actuator and damping elements in automotive safety systems. The results also are indicating a performance of the drom impact testing machine in order to test SMA elements at very high speed.

Abstract: ในปัจจุบันระบบความปลอดภัยของยานภาหนะมีอุปกรณ์เชิงกลหลายประเภททำงานร่วมกัน ได้แก่ อุปกรณ์พรีเทนชั่นเนอร์ (Pretensioner), อุปกรณ์จำกัดแรง (Load Limiter), อุปกรณ์ดึงกลับ (Retractor) และอุปกรณ์จำกัดแรงประเภทปรับได้ด้วยตัวเอง (Self-adaptive Seat Belt Load Limiter) โดยอุปกรณ์เหล่านี้มีหน้าที่หลักคือเพื่อที่จะใช้ลดความบาดเจ็บหรือการเสียชีวิตที่เกิดขึ้นจากอุบัติเหตุบนท้องถนน ซึ่งหน้าที่การทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้มีความเป็นไปได้ที่จะถูกใช้แทนที่หรือถูกใช้ร่วมกันโดยโลหะผสมจำรูป นักวิจัยได้มีการศึกษาคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ที่สำคัญของ “โลหะผสมจำรูป” (Shape Memory Alloys) นั่นคือ ปรากฏการณ์การจำรูป (Shape Memory Effect, SME) และปรากฏการณ์ซุปเปอร์อีลาสติก (Pseudo-elasticity, SE) ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้ต้องการความร้อนภายนอกและ/หรือแรงภายนอกเพื่อให้เกิดคุณสมบัติเหล่านี้ ยิ่งไปกว่านั้น วัสดุโลหะผสมจำรูปยังมีคุณสมบัติที่สำคัญอีก นั่นคือ คุณสมบัติการดูดซับพลังงาน (Damping Capacity) โดยคุณสมบัติการดูดซับพลังงานของโลหะผสมจำรูปนั้นเกิดจากพลังงานภายนอกใช้ไปเพื่อที่จะเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายในของวัสดุ ดังนั้นคุณสมบัติการดูดซับพลังงานของโลหะผสมจำรูปนั้นสามารถถูกใช้แทนที่และ/หรือถูกใช้ร่วมกันกับการทำงานของอุปกรณ์จำกัดแรงและอุปกรณ์พรีเทนชั่นเนอร์ในระบบความปลอดภัยในรถยนต์ งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้โลหะผสมจำรูปภายใต้เงื่อนไขของการใช้งานในฐานะที่เป็นอุปกรณ์ความปลอดภัย ซึ่งเป็นการศึกษาวัสดุโลหะผสมจำรูป 2 ชนิด และขนาดของเส้นผ่าศูนย์กลางที่แตกต่างกัน นั่นคือชิ้นงานทดสอบโลหะผสมจำรูปไทเทเนียมนิกเกิลประเภทแอคชูเอเตอร์ (TiNi-actuator Wire Specimens) ได้แก่ เส้นผ่าศูนย์กลาง 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 และ 0.5 มิลลิเมตร และชิ้นงานทดสอบโลหะผสมจำรูปไทเทเนียมนิกเกิลประเภทซุปเปอร์อีลาสติก (TiNi-pseudo-elastic Wire Specimens) ได้แก่ เส้นผ่าศูนย์กลาง 0.127, 0.18, 0.25, 0.3 และ 0.5 มิลลิเมตร โดยชิ้นงานทดสอบเหล่านี้ถูกทดสอบหลาย ๆ การทดสอบ ได้แก่ การทดสอบชิ้นงานทดสอบประเภทแอคชูเอเตอร์และซุปเปอร์อีลาสติกเพื่อหาคุณสมบัติทางกลที่ความเร็วการทดสอบต่ำภายใต้อุณหภูมิที่ต่างกัน การทดสอบโลหะผสมจำรูปประเภทแอคชูเอเตอร์เพื่อหาพลังงานไฟฟ้าที่ต้องใช้สำหรับเปิดการใช้งานคุณสมบัติการจำรูปภายใต้ภาระโหลดคงที่ที่ต่างกัน และการทดสอบชิ้นงานทดสอบประเภทแอคชูเอเตอร์และซุปเปอร์อีลาสติกเพื่อหาคุณสมบัติการดูดซับพลังงานภายใต้ปริมาณพลังงานกระแทกที่ต่างกันด้วยเครื่องทดสอบการดึงด้วยการทิ้งก้อนน้ำหนัก (Drop Impact Testing Machine) จากผลการทดสอบชี้ให้เห็นถึงคุณสมบัติและความเป็นไปได้ของการนำโลหะหะผสมจำรูปมาประยุกต์ใช้ในฐานะที่เป็นแอคชูเอเตอร์และชิ้นส่วนเพื่อดูดซับพลังงานในระบบความปลอดภัยในรถยนต์ ทั้งนี้ผลการทดสอบยังแสดงให้เห็นประสิทธิภาพของเครื่องทดสอบการดึงด้วยการทิ้งก้อนน้ำหนัก

King Mongkut's University of Technology North Bangkok. Central Library

Address: Bangkok

Email: library@kmutnb.ac.th

Name: Siriporn Daopiset

Role: Thesis Advisor

Email : sir@kmutnb.ac.th

Name: Gumpel Paul

Role: Thesis Advisor

Name: Strittmatter Joachim

Role: Thesis Advisor

Created: 2012

Modified: 2556-09-02

Issued: 2013-08-30

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: Thesis MPE P6A

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Production Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology North Bangkok

©copyrights King Mongkut's University of Technology North Bangkok

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	B15709589.pdf	19.79 MB	36	2022-09-13 10:24:14

ใช้เวลา

0.034673 วินาที