Análisis de fatiga de la bisagra flexible de haz recto redondeado_inge conocimiento_tallsen

Resumen: El rendimiento de fatiga de las bisagras flexibles, especialmente aquellas con formas especiales de muesca, no se ha estudiado ampliamente. Esta investigación tiene como objetivo analizar el rendimiento de la fatiga de las bisagras flexibles compuestas, que ofrecen una fuerza mejorada, precisión del posicionamiento y resistencia a la fatiga en comparación con las bisagras flexibles típicas. Se realizaron experimentos de simulación de elementos finitos para calcular la vida de fatiga de las bisagras flexibles de haz recto redondeado, proporcionando información valiosa para el diseño de ingeniería de nuevas bisagras flexibles.

Las bisagras flexibles juegan un papel crucial en los mecanismos compatibles, pero a menudo sufren limitaciones como espacio de movimiento limitado, fuerza débil y alcance de aplicación estrecha. Las bisagras flexibles compuestas ofrecen una solución a estos problemas, exhibiendo una eliminación reducida, una mayor precisión de posicionamiento y un mejor rendimiento de la fatiga. En los últimos años, la tecnología de simulación de computadora, particularmente el análisis de elementos finitos, se ha vuelto cada vez más popular en el desarrollo de productos. Este estudio se centra en el uso de la tecnología de simulación de fatiga de elementos finitos para analizar la distribución de la vida de la fatiga de las bisagras flexibles compuestas, lo que permite la identificación temprana de puntos débiles en la fase de diseño.

Método y proceso de análisis de fatiga:

El análisis de fatiga se refiere a la evaluación del daño del material y la falla bajo carga cíclica. Dos formas de daño de fatiga comúnmente observadas incluyen fatiga de ciclo bajo y fatiga de alta ciclo. El método de análisis de fatiga empleado depende del tipo de daño por fatiga. Los métodos tradicionales, como el estrés nominal, la deformación del estrés local, la resistencia al campo de estrés y los métodos de energía, se han utilizado ampliamente en el diseño de ingeniería. Sin embargo, la tecnología de simulación de fatiga de elementos finitos ofrece varias ventajas sobre los métodos tradicionales, incluida la determinación de la distribución de la vida de la fatiga en las superficies parciales, la evitación de diseños malos y la identificación temprana de posiciones débiles en la etapa de diseño inicial.

Metodología:

Para analizar el rendimiento de fatiga de las bisagras flexibles de haz recto redondeado, se estableció un modelo matemático utilizando el software de análisis de elementos finitos (ANSYS). El modelo consideró los parámetros geométricos, como el ancho, la altura, el grosor, el radio y la longitud de la parte del haz recto. Se realizaron simulaciones de elementos finitos para determinar la distribución de tensión normal de flexión de la bisagra flexible bajo diferentes cargas. Los resultados del estrés mostraron que el estrés máximo se ubicó en la unión de las dos formas de muesca.

Análisis de fatiga de bisagras flexibles de haz recto redondeado:

El análisis de fatiga de las bisagras flexibles del haz recto redondeado implicó la importación de la distribución del estrés obtenida del análisis de elementos finitos en un sistema de análisis de fatiga. Se seleccionó la curva S-N apropiada del material y se ingresó el espectro de carga. El análisis de fatiga proporcionó información sobre la vida de fatiga de la posición débil de la bisagra flexible. El análisis consideró el nodo de estrés máximo y reveló una vida de fatiga de aproximadamente 617,580 ciclos. Se clasificó como fatiga de ciclo alto.

A través de experimentos de simulación de elementos finitos, esta investigación analizó con éxito el rendimiento de fatiga de las bisagras flexibles de haz recto redondeado. Los resultados indicaron que las bisagras flexibles compuestas, incluidos los tipos de haz recto redondeados, demostraron una mejor fuerza de fatiga en comparación con las bisagras flexibles tradicionales. Sin embargo, se requiere más investigación para explorar otras bisagras flexibles curvas, como hipérbola, elipse y parábola. Los resultados contribuyen a la comprensión del comportamiento de fatiga en bisagras flexibles compuestas y proporcionan una base teórica para la mejora del diseño de ingeniería.