Análisis de rigidez de flexión, tracción y compresión y aplicación de cuatro bisagras flexibles compuestas1

Resumen: Basado en el conocimiento relevante de la mecánica y el cálculo del material, se derivan las fórmulas de cálculo de la rigidez, la tensión y la rigidez de la compresión de cuatro bisagras flexibles compuestas. Tomando la bisagra flexible del haz recto redondeado como ejemplo, la fórmula de cálculo de rigidez derivada se verifica utilizando el método de elementos finitos. Las propiedades de rigidez de las cuatro bisagras flexibles compuestas se comparan y analizan. Los resultados muestran que la bisagra compuesta de haz recto elíptico tiene la rigidez más pequeña de flexión y tracción. En la estructura flexible de la junta en forma de T, la articulación flexible en forma de T compuesta de bisagra compuesta de haz recto elíptico tiene la capacidad de compensación de deformación más fuerte.

Las bisagras flexibles se usan ampliamente en aplicaciones que requieren un pequeño desplazamiento angular y rotación de alta precisión, eliminando el viaje del aire y la fricción mecánica. Según el tipo de estructura, las bisagras flexibles se pueden clasificar en diferentes tipos. La rigidez es un importante indicador de rendimiento de las bisagras flexibles, lo que refleja su capacidad para resistir las cargas externas y su flexibilidad. Este estudio tiene como objetivo derivar las fórmulas de cálculo de rigidez para cuatro bisagras flexibles compuestas y comparar sus propiedades de rigidez.

1. Establecimiento de fórmula de cálculo de rigidez:

1.1 Las fórmulas de cálculo para la rigidez de flexión del haz recto redondeado y las bisagras compuestas de haz recto elíptico se derivan en función de la mecánica del material y el cálculo.

1.2 Las fórmulas de cálculo de rigidez para las bisagras compuestas de haz recto parabólico e hiperbólico se derivan utilizando el segundo teorema de Karl.

2. Verificación de la fórmula de cálculo de rigidez:

La fórmula de cálculo de rigidez derivada para la bisagra flexible de haz recto redondeado se verifica utilizando el método de elementos finitos. Los valores de rigidez de flexión y compresión de tensión/compresión calculados se comparan con las soluciones analíticas para determinar la precisión de la fórmula.

3. Análisis de la rigidez de las cuatro bisagras flexibles compuestas:

Las propiedades de rigidez de las cuatro bisagras flexibles compuestas se comparan y analizan. Basado en las fórmulas de cálculo de rigidez derivada, se calculan y comparan los valores de flexión de flexión y tracción para cada bisagra.

4. Ejemplos de aplicaciones:

Las cuatro bisagras flexibles compuestas se aplican a una estructura de unión en forma de T flexible. Las propiedades de rigidez de cada junta en forma de T flexible se analizan utilizando el método de elementos finitos. Los resultados muestran que la articulación flexible en forma de T compuesta de bisagra compuesta de haz recto elíptico tiene la capacidad de compensación de deformación más fuerte.

Las fórmulas de cálculo de rigidez derivadas para las cuatro bisagras flexibles compuestas se verifican para ser precisas. Se comparan y analizan las propiedades de rigidez de las cuatro bisagras, y se encuentra que la articulación flexible en forma de T compuesta de bisagra compuesta de haz recto elíptico tiene la mejor capacidad de movimiento y sensibilidad de carga. Este estudio proporciona información valiosa para el diseño y la aplicación de bisagras flexibles compuestas en varios campos.