Modeling of an integrated shape memory alloy micro-actuator under bending sollicitation

Modélisation d'un micro-actionneur intégrant une élément en alliage à mémoire de forme, sous sollicitation de felxion

¹ Laboratoire d'Automatique de Besançon, LAB UMR CNRS 6596, IMFC FR W0067, 25 rue Alain Savary, 25000 Besançon, France ; e-mail : jabadie.chaillet@ens2m.fr
² Laboratoire de Mécanique Appliquée R. Chaléat, LMARC UMR CNRS 6604 JMFC FR W0067 24 chemin de l'Epitaphe , 25000 Besançon, France; e-mail : christian.lexcellent@univ-fcomte.fr

Abstract

In this paper, we give a model of shape memory alloys (SMA) thin blade working in bending. This work is based on the general study and the modeling of an integrated shape memory alloy micro-actuator controlled by thermoelectric effect called the « Ω module ». This micro-actuator is composed of a NiTi thin blade on which are placed two Bismuth Telluride ingots used to control the temperature of the SMA blade, by thermoelectric effect. The model of the bending behaviour is based on a general macroscopic description of the thermomechanical behaviour of shape memory alloys. The self-accommodating (pure thermal effect) and oriented (stress-induced) martensites are taken into account. The numerical resolution by finite differences leads to the comprehension of phase transformation for pseudo-elastic and thermal cycling bending tests

Résumé

Dans le présent papier, une modélisation d'une lame mince en alliage à mémoire de forme (AMF) sollicitée en flexion est proposée. Ce travail est basé sur une étude générale d'un micro-actionneur hybride (appelé module Ω) intégrant un élément en alliage à mémoire déformé contrôlé par des éléments thermoélectriques. Le micro-actionneur est composé d’un cavalier en NiTi placé entre deux lingots de tellure de bismuth de type N et P qui assurent ainsi le contrôle de la température de la lame en AM F. Le modèle spécifique de flexion est basé sur une description générale du comportement thermomécanique des AM F. Les fractions vol ¡uniques de martensite auto-accommodantes (obtenues par simple refroidissement) et de martensite orientée (obtenue sous l’effet d’une contrainte externe) sont choisies comme variables internes. La résolution numérique au moyen d'une méthode par différences finies aide ci la compréhension de la pseudoélasticité et du comportement cyclique pour des sollicitations de flexion.