Design und Leistungsanalyse des Finite-Elemente

Zusammenfassung: Die Entwicklung flexibler Scharniere mit großer Verformung, kleiner Stress und kleiner Zentrum -Drift war schon immer ein herausforderndes Problem im Bereich flexibler Scharnierforschung. In diesem Artikel wird ein neuartiges Design eines flexiblen Scharniers mit einer V-förmigen Struktur, einer Überlagerungstheorie und einer symmetrischen Layoutmethode vorgestellt, die von einem bestimmten fremden flexiblen Scharnier inspiriert ist. Eine konzeptionelle Studie wurde durchgeführt, um dieses flexible Scharnier zu entwerfen, ein mathematisches Modell zu etablieren und seine Leistung zu analysieren. Analyse der Finite -Elemente -Methode zeigte, dass die Entwurfsmethode die Flexibilität des Scharners durch Verlängerung des Abschnitts erhöhte, die Drift und maximale Spannung des Zentrums verringerte, was zu einem maximalen Rotationswinkel von ungefähr 16 °, einer maximalen Drift von 3,557 μm und einer maximalen Spannung von 499,8 MPA führte, die den anfänglichen Konstruktionsanforderungen erfüllt. Diese Ergebnisse bestätigen den praktischen Wert des Scharniers.

Derzeit übernehmen die optischen Remote -Sensoren von Space hauptsächlich die TDICCD -gestaffelte Spleißmethode, um lange Linienarrays zu erreichen. In dieser Methode fehlt jedoch keine Bildbewegungskompensation, was zu einer signifikanten Verringerung der Bildauflösung führt. Daher ist eine Bildbewegungskompensation erforderlich. Mechanische Bildbewegungskompensation und elektronische Kompensation sind die beiden gängigen Methoden. Dieses Papier konzentriert sich auf die Echtzeitsteuerung der Rotation des TDICCD-Geräts, um eine Bildbewegungskompensation zu erreichen. Gewöhnliche rotierende Mechanismen sind nicht in der Lage, die Präzisionsanforderungen im Weltraum zu erfüllen, was die Entwicklung flexibler Scharniere ohne Lücke, ohne Reibung, ohne Schmierung und hohe Auflösung erfordert. Das in diesem Papier entwickelte Scharnier basiert auf einem bestimmten Kameradesign, der einen Drehwinkel von 6 bis 8 °, eine Mitteldrift von 10 μm und die Abmessungen innerhalb von 40 mm × 60 mm erfordert.

Flexible Scharnierdesign:

Es werden verschiedene typische flexible Scharnierdesigns eingeführt, darunter das gestaffelte flexible Scharnier, das flexible Scharnier mit Splitrohr und ein flexibles Scharnier mit freiem Flexier. Während diese Scharniere eine gute Flexibilität und eine große Auswahl an Rotationswinkeln aufweisen, leiden sie unter einer erheblichen Mitteldrift, wenn sie externen Kräften ausgesetzt sind. Das gemeinsame Merkmal dieser Scharniere ist die Verwendung mehrerer Schilfen zur Verformung, wodurch eine konzentrierte Verformung durch verteilte Flexibilität erreicht wird. Die strukturelle Stabilität von Multi-Reed-Konfigurationen ist jedoch in der Raumumgebung schwer zu gewährleisten. Daher wird die Notwendigkeit weiterer Forschungen zur Anwendung dieser Komponenten auf den Raum hervorgehoben. Um diese Probleme anzugehen, wird ein neues, flexibles Scharnierendesign vorgeschlagen, das ein V-förmiges Design und eine symmetrische Struktur enthält, die vom flexiblen Scharnier vom Rad Typ inspiriert ist.

Analyse von Butterfly Flexible Scharnier:

Das geometrische Modell des flexiblen Scharniers des Schmetterlings wird unter Verwendung der Finite -Elemente -Methode analysiert. Das Scharnier besteht aus miteinander verbundenen Scharnieren mit einem V-förmigen Design, das eine erhöhte Länge der flexiblen Einheit ermöglicht, ohne die Dicke zu beeinträchtigen. Die Analyse zeigt, dass das Design die Spannung effektiv reduziert, indem die Kraft über vier Teile verteilt und den Vektorversatz implementiert wird, um die Drift der Mitte zu minimieren. Die maximale Spannung beträgt ca. 499,8 MPa innerhalb des zulässigen Spannungsbereichs des gewählten Materials. Das Scharnier erreicht einen Rotationswinkel von 8 ° und eine Mitteldrift von 3,557 μm, wodurch die Entwurfsanforderungen erfüllt werden. Die Beziehung zwischen dem Radius und der Drift -Drift wird ebenfalls untersucht, wobei ein Radius von 17 mm für das Scharnierdesign als optimal angesehen wird. Zusätzlich zeigt die Analyse eine lineare Beziehung zwischen Kraft und Verschiebung, die eine präzise Kontrolle des Rotationswinkels ermöglicht.

Zusammenfassend wird eine neue Art des flexiblen Scharniers mit großem Winkel unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode entwickelt, und seine Leistung wird analysiert. Das vorgeschlagene V-förmige Design, die Überlagerungstheorie und das symmetrische Layout führen zu einer erhöhten Flexibilität, einer verringerten Zentrumdrift und Stress. Das Scharnier erreicht einen maximalen Drehwinkel von 16 °, eine maximale Mitteldrift von 3,557 μm und eine maximale Spannung von 499,8 MPa, wodurch die Entwurfsanforderungen erfüllt werden. Die Analyse der Kraft-Verschiebungs-Beziehung bestätigt die hervorragende lineare Elastizität des Scharniers weiter. Insgesamt zeigt das entwickelte Scharnier einen praktischen Wert und kann in verschiedenen Szenarien wie Eröffnungszeremonien, Wirtschaftsausstellungen und Produktwerbung angewendet werden.