Konstrukce metody konečných prvků a analýza výkonu nového velkolepého flexibilního hinge_hinge

Abstrakt: Vývoj flexibilních závěsů s velkou deformací, malým stresem a malým driftem s malým středem byl vždy náročným problémem v oblasti flexibilního výzkumu závěsu. Tento článek představuje nový design flexibilního závěsu se strukturou ve tvaru písmene V, teorií superpozice a metodou symetrického rozvržení, inspirovaného určitým cizím flexibilním závěsem. Byla provedena koncepční studie za účelem navrhování tohoto flexibilního závěsu, vytvoření matematického modelu a analýzy jeho výkonnosti. Analýza metod konečných prvků prokázala, že metoda návrhu zvýšila flexibilitu závěsu prodloužením sekce, snížila jeho středový drift a maximální napětí, což mělo za následek maximální úhel rotace přibližně 16 °, maximální středový dýnek 3,557 μm a maximálním napětím 499,8 MPa, což splňuje počáteční požadavky na návrh. Tyto výsledky potvrzují praktickou hodnotu závěsu.

V současné době prostorové optické dálkové senzory přijímají hlavně metodu rozložení TDICCD k dosažení dlouhých polích. Tato metoda však postrádá kompenzaci pohybu obrazu, což vede k významnému snížení rozlišení obrazu. Proto je nutná kompenzace pohybu obrazu. Kompenzace pohybu mechanického obrazu a elektronická kompenzace jsou dvě běžné metody. Tento článek se zaměřuje na kontrolu rotace zařízení TDICCD v reálném čase, aby se dosáhlo kompenzace pohybu obrazu. Obyčejné rotující mechanismy nejsou schopny splnit požadavky na přesnost ve vesmíru, což vyžaduje vývoj flexibilních závěsů bez mezery, bez tření, bez mazání a vysokého rozlišení. Závěs vyvinutý v tomto článku je založen na specifickém konstrukci kamery, který vyžaduje úhel rotace 6-8 °, středový drift nepřesahuje 10 μm a rozměry do 40 mm x 60 mm.

Flexibilní design závěsu:

Zavádí se několik typických flexibilních návrhů závěsu, včetně rozložení flexibilního závěsu, flexibilního závěsu s rozdělenou trubicí a flexibilního závěsu s volným flexingem. Zatímco tyto panty vykazují dobrou flexibilitu a velký rozsah rotačních úhlů, trpí významným driftem středu, když jsou podrobeny vnějším silám. Společnou charakteristikou těchto závěsů je použití více rákosí pro deformaci, dosažení koncentrované deformace distribuovanou flexibilitou. Strukturální stabilita vícerálních konfigurací je však obtížné v kosmickém prostředí zajistit. Proto je zdůrazněna potřeba dalšího výzkumu, který tyto komponenty aplikuje na prostor. Pro řešení těchto problémů je navržen nový flexibilní design motýlů, který zahrnuje design ve tvaru písmene V a symetrickou strukturu, inspirovaný flexibilním závěsem typu kola.

Analýza flexibilního závěsu motýla:

Geometrický model flexibilního závěsu motýlů je analyzován pomocí metody konečných prvků. Závěs se skládá z propojených závěsů s konstrukcí ve tvaru písmene V, což umožňuje zvětšenou délku flexibilní jednotky, aniž by byla ohrožena její tloušťka. Analýza ukazuje, že návrh účinně snižuje stres distribucí síly na čtyřech částech a implementací vektorového offsetu, aby se minimalizoval drift středu. Maximální napětí je přibližně 499,8 MPa, v přípustném rozsahu napětí zvoleného materiálu. Závěs dosahuje úhlu rotace 8 ° a středovou drift 3,557 μm, splňuje požadavky na návrh. Rovněž je zkoumán vztah mezi poloměrem a středovým driftem, přičemž poloměr 17 mm je pro konstrukci závěsu považován za optimální. Analýza navíc odhaluje lineární vztah mezi silou a přemístěním, což umožňuje přesnou kontrolu úhlu rotace.

Závěrem lze říci, že nový typ flexibilního závěsu s velkým úhlem je navržen pomocí metody konečných prvků a jeho výkon je analyzován. Navrhovaný design ve tvaru písmene V, teorie superpozice a symetrické uspořádání má za následek zvýšenou flexibilitu, sníženou drift a stres. Závěs dosahuje maximálního úhlu rotace 16 °, maximální středový drift 3,557 μm a maximální napětí 499,8 MPa, splňuje požadavky na návrh. Analýza vztahu se síla-posun dále potvrzuje vynikající lineární elasticitu závěsu. Celkově vyvinutá závěs vykazuje praktickou hodnotu a lze jej použít v různých scénářích, jako jsou slavnostní zahájení, obchodní výstavy a propagace produktů.