Abstract Structural fatigue is the major obstacle that prevents practical applications of the elastocaloric effect (eCE) in cooling or heat-pumping devices. Here, the eCE and fatigue behaviour of Ni-Ti plates are systematically investigated in order to define the fatigue strain limit and the associated eCE. Initially, the eCE was evaluated by measuring adiabatic temperature changes at different strain amplitudes and different mean strains along the loading and unloading transformation plateaus. By comparing the eCE with and without pre-strain conditions, the advantages of cycling an elastocaloric material at the mean strain around the middle of the transformation plateau were demonstrated. In the second part of this work, we evaluated the fatigue life at the mean strain of 2.25% at the loading plateau and at the unloading plateau after initial pre-straining up to 6% and 10%, respectively. It is shown that on polished samples, durable operation of 105 cycles can be reached with a strain amplitude of 0.50% at the loading plateau, which corresponds to adiabatic temperature changes of approximately 5 K. At the unloading plateau (after initial pre-strain of 10%), durable operation was reached at a strain amplitude of 1.00%, corresponding to adiabatic temperature changes of approximately 8 K. The functional fatigue was analysed after the cycling and it is shown that once the sample has been stabilized there is no further degradation of the eCE, even after 105 cycles. These results present guidelines for the design and operation of efficient and durable elastocaloric devices in the future.

中文翻译：

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弹性热效应与疲劳寿命：探索 Ni-Ti 板在弹性热冷却的预应变条件下的耐久性极限

摘要 结构疲劳是阻碍弹性热效应（eCE）在冷却或热泵设备中实际应用的主要障碍。在这里，系统地研究了 Ni-Ti 板的 eCE 和疲劳行为，以定义疲劳应变极限和相关的 eCE。最初，通过测量沿加载和卸载转变平台在不同应变幅度和不同平均应变下的绝热温度变化来评估 eCE。通过比较具有和不具有预应变条件的 eCE，证明了在转化平台中间附近以平均应变循环弹性热量材料的优势。在这项工作的第二部分，我们评估了平均应变为 2 时的疲劳寿命。初始预应变后加载平台和卸载平台分别为 25% 和 6% 和 10%。结果表明，在抛光样品上，加载平台处应变幅为 0.50%，对应于约 5 K 的绝热温度变化，可达到 105 个循环的持久运行。 10%)，在应变幅度为 1.00% 时达到持久操作，对应于大约 8 K 的绝热温度变化。循环后分析功能疲劳，结果表明，一旦样品稳定，就不会进一步降解即使在 105 次循环之后，eCE 也是如此。这些结果为未来高效耐用的弹性热量设备的设计和操作提供了指导。分别。结果表明，在抛光样品上，加载平台处应变幅为 0.50%，对应于约 5 K 的绝热温度变化，可达到 105 个循环的持久运行。 10%)，在应变幅度为 1.00% 时达到持久操作，对应于大约 8 K 的绝热温度变化。循环后分析功能疲劳，结果表明，一旦样品稳定，就不会进一步降解即使在 105 次循环之后，eCE 也是如此。这些结果为未来高效耐用的弹性热量设备的设计和操作提供了指导。分别。结果表明，在抛光样品上，加载平台处应变幅为 0.50%，对应于约 5 K 的绝热温度变化，可达到 105 个循环的持久运行。 10%)，在应变幅度为 1.00% 时达到持久操作，对应于大约 8 K 的绝热温度变化。循环后分析功能疲劳，结果表明，一旦样品稳定，就不会进一步降解即使在 105 次循环之后，eCE 也是如此。这些结果为未来高效耐用的弹性热量设备的设计和操作提供了指导。50% 在加载平台，对应于大约 5 K 的绝热温度变化。 在卸载平台（在 10% 的初始预应变之后），在 1.00% 的应变幅度下达到持久运行，对应于绝热温度变化大约 8 K。在循环后分析功能疲劳，结果表明，一旦样品稳定，即使在 105 次循环后，eCE 也不会进一步退化。这些结果为未来高效耐用的弹性热量设备的设计和操作提供了指导。50% 在加载平台，对应于大约 5 K 的绝热温度变化。 在卸载平台（在 10% 的初始预应变之后），在 1.00% 的应变幅度下达到持久运行，对应于绝热温度变化大约 8 K。在循环后分析功能疲劳，结果表明，一旦样品稳定，即使在 105 次循环后，eCE 也不会进一步退化。这些结果为未来高效耐用的弹性热量设备的设计和操作提供了指导。对应于大约 8 K 的绝热温度变化。循环后分析功能疲劳，结果表明，一旦样品稳定，即使在 105 次循环后，eCE 也不会进一步降解。这些结果为未来高效耐用的弹性热量设备的设计和操作提供了指导。对应于大约 8 K 的绝热温度变化。循环后分析功能疲劳，结果表明，一旦样品稳定，即使在 105 次循环后，eCE 也不会进一步降解。这些结果为未来高效耐用的弹性热量设备的设计和操作提供了指导。