تحقیق در مورد مبنای نظری بهینه سازی طراحی لولاهای انعطاف پذیر و مکانیسم های انعطاف پذیر بدن

گسترده

لولا های انعطاف پذیر به دلیل توانایی انتقال حرکت یا انرژی از طریق تغییر شکل الاستیک به جای اجزای سفت و سخت ، در دستگاه های دقیق مورد توجه قابل توجهی قرار گرفته اند. در مقایسه با لولاهای حرکتی سنتی ، لولاهای انعطاف پذیر مزایایی مانند وضوح حرکت بالا ، بدون اصطکاک ، روغن کاری و یک فرآیند تولید ساده را ارائه می دهند. آنها به طور گسترده ای در دستگاه های دقیق مختلف ، از جمله لنزهای هدف لیتوگرافی طرح ریزی ، میزهای کارگاه ویفر سیلیکون ، میکروسکوپ های اسکن الکترونیکی ، سنسورهای از راه دور نوری فضا و پردازش دقیق و بسیار دقیق مورد استفاده قرار گرفته اند. پارامترهای کلیدی مکانیسم های سازگار ، مانند لولا های انعطاف پذیر ، مستقیماً بر خصوصیات پویا و دقت موقعیت یابی در پایان تأثیر می گذارد. بنابراین ، تحقیقات گسترده ای برای درک انعطاف پذیری لولا های انعطاف پذیر انجام شده است. این مقاله با هدف بررسی ماتریس انعطاف پذیری لولاهای خمیده گرد پرتو مستقیم ، تجزیه و تحلیل پارامترهای آن و فراهم کردن مبنای نظری برای طراحی و بهینه سازی آنها.

ماتریس انعطاف پذیری لولا انعطاف پذیر گرد مستقیم:

لولای انعطاف پذیر پرتو مستقیم از یک ساختار ورق پرتو مستقیم با گوشه های گرد در انتهای لولا تشکیل شده است تا از غلظت استرس جلوگیری شود. پارامترهای اصلی هندسی شامل ارتفاع لولا (H) ، طول لولا (L) ، ضخامت لولا (T) و شعاع فیله لولا (R) است. برای تجزیه و تحلیل تغییر شکل درون هواپیما از لولا ، یک روش محاسبه تحلیلی مبتنی بر تئوری پرتو کانسیلر حاصل می شود. این روش یک مدل تحلیلی حلقه بسته را برای ماتریس انعطاف پذیری درون هواپیما از لولا انعطاف پذیر ایجاد می کند. علاوه بر این ، یک فرمول محاسبه ساده برای ماتریس انعطاف پذیری هنگامی ارائه می شود که نسبت شعاع گوشه لولا به ضخامت (R/T) داده شود.

تأیید عناصر محدود:

برای اعتبارسنجی فرمول تحلیلی مشتق شده ، یک مدل عناصر محدود از لولای خمیده پرتو مستقیم با استفاده از نرم افزار UGNX Nastran ایجاد شده است. نتایج شبیه سازی مدل عنصر محدود با مقادیر تحلیلی پارامترهای ماتریس انعطاف پذیری مقایسه می شود. خطای نسبی بین این دو برای تغییرات مختلف در پارامترهای ساختاری لولا ، مانند نسبت طول لولا به ضخامت (L/T) و نسبت شعاع گوشه لولا به ضخامت (R/T) تجزیه و تحلیل می شود.

نتایج:

تجزیه و تحلیل نشان می دهد که برای نسبت های L/T بیشتر از یا مساوی 4 ، خطای نسبی بین مقادیر تحلیلی و شبیه سازی شده ماتریس انعطاف پذیری در 5.5 ٪ است. با این حال ، برای نسبت های L/T کمتر از 4 ، خطای نسبی به دلیل عدم توانایی در ساده سازی پرتوی کانسیلر به یک پرتوی باریک نسبتاً زیاد است. این نشان می دهد که مدل تحلیلی حلقه بسته برای موارد بزرگ L/T مناسب تر است.

با توجه به نسبت R/T ، تجزیه و تحلیل نشان می دهد که وقتی 0.1 ≤ R/T ≤ 0.5 ، خطای نسبی بین مقادیر تحلیلی و شبیه سازی شده را می توان در 9 ٪ کنترل کرد. علاوه بر این ، هنگامی که 0.2 ≤ R/T ≤ 0.3 ، خطای نسبی را می توان در 6.5 ٪ کنترل کرد. این یافته ها صحت و کاربرد مدل تحلیلی حلقه بسته را برای ماتریس انعطاف پذیری نشان می دهد.

مدل تحلیلی حلقه بسته که در این مطالعه ایجاد شده است ، مبنای نظری برای طراحی و بهینه سازی لولاهای خمیده گرد پرتو مستقیم فراهم می کند. تجزیه و تحلیل نشان داد که مدل می تواند پارامترهای ماتریس انعطاف پذیری را هنگام بررسی تغییرات در طول ، ضخامت و شعاع گوشه ای به طور دقیق پیش بینی کند. این یافته ها به پیشرفت مکانیسم های سازگار و کاربردهای آنها در دستگاه های دقیق کمک می کند.