Endelig elementmetode Design og præstationsanalyse af en ny fleksibel hængsel i stor vinkel hængsel

Abstract: Udviklingen af ​​fleksible hængsler med stor deformation, lille stress og lille centerdrift har altid været et udfordrende problem inden for fleksibel hængselforskning. Dette papir præsenterer et nyt design af et fleksibelt hængsel med en V-formet struktur, superpositionsteori og symmetrisk layoutmetode, inspireret af et bestemt udenlandsk fleksibelt hængsel. En konceptuel undersøgelse blev udført for at designe dette fleksible hængsel, etablere en matematisk model og analysere dens ydeevne. Endelig elementmetode -analyse demonstrerede, at designmetoden øgede hængslets fleksibilitet ved at forlænge sektionen, reducerede sin midterste drift og maksimal stress, hvilket resulterede i en maksimal rotationsvinkel på ca. 16 °, et maksimalt centerdrift på 3,557 um og en maksimal spænding på 499,8 MPa, der opfylder de indledende designkrav. Disse resultater bekræfter den praktiske værdi af hængslet.

I øjeblikket vedtager optiske rumoptiske fjernsensorer hovedsageligt TDICCD -forskudt splejsningsmetode for at opnå lange linjeskilder. Imidlertid mangler denne metode billedbevægelseskompensation, hvilket fører til en betydelig reduktion i billedopløsningen. Derfor er billedbevægelseskompensation nødvendig. Mekanisk billedbevægelseskompensation og elektronisk kompensation er de to almindelige metoder. Denne artikel fokuserer på realtidskontrol af TDICCD-enhedens rotation for at opnå billedbevægelseskompensation. Almindelige roterende mekanismer er ikke i stand til at imødekomme præcisionskravene i rummet, hvilket kræver udvikling af fleksible hængsler uden hul, ingen friktion, ingen smøring og høj opløsning. Hængslet, der er udviklet i dette papir, er baseret på et specifikt kameredesign, der kræver en rotationsvinkel på 6-8 °, midtdrift, der ikke overstiger 10 μm, og dimensioner inden for 40 mm × 60 mm.

Fleksibelt hængseldesign:

Flere typiske fleksible hængselsdesign introduceres, herunder det forskudte fleksible hængsel, split-rør fleksibelt hængsel og fritflekserende fleksibelt hængsel. Mens disse hængsler udviser god fleksibilitet og et stort udvalg af rotationsvinkler, lider de af betydeligt centerdrift, når de udsættes for eksterne kræfter. Det almindelige egenskab ved disse hængsler er brugen af ​​flere rør til deformation, hvilket opnå koncentreret deformation gennem distribueret fleksibilitet. Imidlertid er den strukturelle stabilitet af multi-reed-konfigurationer vanskelig at sikre i rummiljøet. Derfor fremhæves behovet for yderligere forskning for at anvende disse komponenter på rummet. For at tackle disse problemer foreslås en ny sommerfugl-fleksibelt hængseldesign, der indeholder et V-formet design og symmetrisk struktur, inspireret af hjultypen fleksibel hængsel.

Analyse af sommerfugl fleksibel hængsel:

Den geometriske model af sommerfuglens fleksible hængsel analyseres ved hjælp af den endelige elementmetode. Hængslet er sammensat af sammenkoblede hængsler med et V-formet design, hvilket muliggør øget længde af den fleksible enhed uden at gå på kompromis med dens tykkelse. Analysen viser, at designet effektivt reducerer stress ved at fordele kraften på fire dele og implementere vektorforskydning for at minimere centerdrift. Den maksimale spænding er ca. 499,8 MPa inden for det tilladte stressområde for det valgte materiale. Hængslet opnår en rotationsvinkel på 8 ° og en midtdrift på 3,557 μm og opfylder designkravene. Forholdet mellem radius og midterste drift undersøges også med en 17 mm radius, der anses for at være optimalt for hængselsdesignet. Derudover afslører analysen et lineært forhold mellem kraft og forskydning, hvilket muliggør præcis kontrol af rotationsvinklen.

Afslutningsvis er en ny type storvinkel fleksibel hængsel designet ved hjælp af den endelige elementmetode, og dens ydeevne analyseres. Det foreslåede V-formede design, superpositionsteori og symmetrisk layout resulterer i øget fleksibilitet, reduceret centerdrift og stress. Hængslet opnår en maksimal rotationsvinkel på 16 °, en maksimal centerdrift på 3,557 μm og en maksimal spænding på 499,8 MPa, der opfylder designkravene. Analysen af ​​Force-Displacement-forholdet bekræfter yderligere hængslets fremragende lineære elasticitet. Generelt udstiller det udviklede hængsel praktisk værdi og kan anvendes i forskellige scenarier, såsom åbningsceremonier, forretningsudstillinger og produktkampagner.