Analyse de la flexion, de la traction et de la rigidité en compression et l'application de quatre charnières flexibles composites1

Résumé: En fonction de la connaissance pertinente de la mécanique des matériaux et du calcul, les formules de calcul de la rigidité de flexion, de la tension et de la rigidité de compression de quatre charnières flexibles composites sont dérivées. Prenant l'exemple de la charnière flexible du faisceau droit arrondi, la formule de calcul de la rigidité dérivée est vérifiée à l'aide de la méthode d'éléments finis. Les propriétés de rigidité des quatre charnières flexibles composites sont comparées et analysées. Les résultats montrent que la charnière composite à faisceau droit elliptique a la plus petite rigidité de flexion et de traction. Dans la structure des articulations en forme de T flexible, l'articulation flexible en forme de T composée de charnière composite à faisceau droit elliptique a la capacité de compensation de déformation la plus forte.

Les charnières flexibles sont largement utilisées dans les applications qui nécessitent un petit déplacement angulaire et une rotation de haute précision, éliminant les voyages aériens et la friction mécanique. Sur la base du type de structure, les charnières flexibles peuvent être classées en différents types. La rigidité est un indicateur de performance important pour les charnières flexibles, reflétant leur capacité à résister aux charges externes et à leur flexibilité. Cette étude vise à dériver les formules de calcul de la rigidité pour quatre charnières flexibles composites et à comparer leurs propriétés de rigidité.

1. Établissement de la formule de calcul de la rigidité:

1.1 Les formules de calcul pour la rigidité de flexion de la poutre droite arrondie et des charnières composites de poutre droite elliptique sont dérivées sur la base de la mécanique des matériaux et du calcul.

1.2 Les formules de calcul de la rigidité pour les charnières composites paraboliques et hyperboliques à faisceau droit sont dérivées à l'aide du deuxième théorème de Karl.

2. Vérification de la formule de calcul de la rigidité:

La formule de calcul de la rigidité dérivée pour la charnière flexible à faisceau droit arrondi est vérifiée à l'aide de la méthode d'éléments finis. Les valeurs calculées de flexion et de rigidité en traction / compression sont comparées aux solutions analytiques pour déterminer la précision de la formule.

3. Analyse de la rigidité des quatre charnières flexibles composites:

Les propriétés de rigidité des quatre charnières flexibles composites sont comparées et analysées. Sur la base des formules de calcul de la rigidité dérivées, les valeurs de flexion et de rigidité de traction pour chaque charnière sont calculées et comparées.

4. Exemples d'application:

Les quatre charnières flexibles composites sont appliquées à une structure de joint en forme de T flexible. Les propriétés de rigidité de chaque joint en forme de T flexible sont analysées à l'aide de la méthode d'éléments finis. Les résultats montrent que l'articulation flexible en forme de T composée de charnière composite à faisceau droit elliptique a la capacité de compensation de déformation la plus forte.

Les formules de calcul de la rigidité dérivées pour les quatre charnières flexibles composites sont vérifiées pour être précises. Les propriétés de rigidité des quatre charnières sont comparées et analysées, et l'articulation flexible en forme de T composée de charnière composite à faisceau droit elliptique se révèle avoir la meilleure capacité de mouvement et la sensibilité à la charge. Cette étude fournit des informations précieuses pour la conception et l'application de charnières flexibles composites dans divers domaines.