Anàlisi de fatiga de la biga recte arrodonida flexible de la frontissa

Resum: El rendiment de fatiga de les frontisses flexibles, especialment les que tenen formes especials de Notch, no s’ha estudiat àmpliament. Aquesta investigació pretén analitzar el rendiment de fatiga de les frontisses flexibles compostes, que ofereixen una resistència millorada, precisió de posicionament i resistència a la fatiga en comparació amb les frontisses flexibles típiques. Es van realitzar experiments de simulació d’elements finits per calcular la vida de fatiga de les frontisses flexibles de feix recta arrodonida, proporcionant informació valuosa per al disseny d’enginyeria de noves frontisses flexibles.

Les frontisses flexibles tenen un paper crucial en els mecanismes conformes, però sovint pateixen limitacions com l’espai de moviment limitat, la força feble i l’abast d’aplicació estret. Les frontisses flexibles compostes ofereixen una solució a aquests problemes, mostrant una autorització reduïda, augment de la precisió de posicionament i un millor rendiment de fatiga. En els darrers anys, la tecnologia de simulació informàtica, especialment l’anàlisi d’elements finits, s’ha popularitzat cada cop més en el desenvolupament de productes. Aquest estudi se centra en l’ús de la tecnologia de simulació de fatiga d’elements finits per analitzar la distribució de la vida de la fatiga de les frontisses flexibles compostes, permetent la identificació precoç de punts febles en la fase de disseny.

Mètode i procés d’anàlisi de fatiga:

L’anàlisi de fatiga es refereix a l’avaluació del dany i el fracàs del material sota la càrrega cíclica. Dues formes de dany de fatiga observades habitualment inclouen fatiga de cicle baix i fatiga elevada en cicle. El mètode d’anàlisi de fatiga utilitzat depèn del tipus de dany de fatiga. Els mètodes tradicionals com l'estrès nominal, la tensió local, la força del camp de l'estrès i els mètodes energètics s'han utilitzat àmpliament en el disseny d'enginyeria. No obstant això, la tecnologia de simulació de fatiga d'elements finits ofereix diversos avantatges respecte als mètodes tradicionals, inclosa la determinació de la distribució de la vida de fatiga a les superfícies de les parts, l'evitació de dissenys dolents i la identificació precoç de posicions febles en l'etapa inicial de disseny.

Metodologia:

Per analitzar el rendiment de fatiga de les frontisses flexibles de feix recta arrodonida, es va establir un model matemàtic mitjançant el programari d'anàlisi d'elements finits (ANSYS). El model considerava paràmetres geomètrics, com l'amplada, l'alçada, el gruix, el radi i la longitud de la part de feix recta. Es van realitzar simulacions d’elements finits per determinar la distribució normal de tensió de flexió de la frontissa flexible sota diferents càrregues. Els resultats de l'estrès van mostrar que la tensió màxima es va localitzar a la unió de les dues formes de Notch.

Anàlisi de fatiga de les frontisses flexibles de feix recta arrodonida:

L’anàlisi de fatiga de les frontisses flexibles de feix recta arrodonida va consistir a importar la distribució d’estrès obtinguda a partir de l’anàlisi d’elements finits en un sistema d’anàlisi de fatiga. Es va seleccionar la corba S-N adequada del material i es va introduir l’espectre de càrrega. L’anàlisi de fatiga va proporcionar informació sobre la vida de fatiga de la posició feble de la frontissa flexible. L’anàlisi va considerar el node d’estrès màxim i va revelar una vida de fatiga d’aproximadament 617.580 cicles. Es va classificar com a fatiga elevada del cicle.

Mitjançant experiments de simulació d’elements finits, aquesta investigació va analitzar amb èxit el rendiment de fatiga de les frontisses flexibles de feix recta arrodonida. Els resultats van indicar que les frontisses flexibles compostes, inclosos els tipus de feix recta arrodonit, van demostrar una millor resistència a la fatiga en comparació amb les frontisses flexibles tradicionals. No obstant això, es requereix més investigacions per explorar altres frontisses flexibles corbes, com la hiperbola, el·lipse i la parabola. Els resultats contribueixen a la comprensió del comportament de fatiga en les frontisses flexibles compostes i proporcionen una base teòrica per a la millora del disseny de l’enginyeria.