Análise de rixidez de dobrar, tracción e rixidez compresiva de catro bisagras flexibles compostas1

Resumo: baseándose no coñecemento relevante da mecánica material e do cálculo, derivan as fórmulas de cálculo de rixidez de flexión, tensión e rixidez de compresión de catro bisagras flexibles compostas. Tomando como exemplo a bisagra flexible do feixe recto redondeado, verifícase a fórmula de cálculo de rixidez derivada mediante o método do elemento finito. Comparan e analízanse as propiedades de rixidez das catro bisagras flexibles compostas. Os resultados mostran que a bisagra composta de feixe recto elíptico ten a menor rixidez de flexión e tracción. Na estrutura de articulacións en forma de T flexible, a articulación flexible en forma de T composta por unha bisagra composta de feixe recto elíptico ten a capacidade de compensación de deformación máis forte.

As bisagras flexibles son amplamente utilizadas en aplicacións que requiren un pequeno desprazamento angular e rotación de alta precisión, eliminando as viaxes aéreas e a fricción mecánica. Con base no tipo de estrutura, pódense clasificar bisagras flexibles en diferentes tipos. A rixidez é un importante indicador de rendemento para bisagras flexibles, reflectindo a súa capacidade para resistir as cargas externas e a súa flexibilidade. Este estudo pretende derivar as fórmulas de cálculo de rixidez para catro bisagras flexibles compostas e comparar as súas propiedades de rixidez.

1. Establecemento da fórmula de cálculo de rixidez:

1.1 As fórmulas de cálculo para dobrar a rixidez do feixe recto redondeado e as bisagras compostas de feixe recto elíptico son derivadas en función da mecánica material e do cálculo.

1.2 Fórmulas de cálculo de rixidez para as bisagras compostas de feixe recto parabólico e hiperbólico derivan usando o segundo teorema de Karl.

2. Verificación da fórmula de cálculo de rixidez:

A fórmula de cálculo de rixidez derivada para a bisagra flexible do feixe recto redondeado verifícase mediante o método do elemento finito. Os valores de rixidez de flexión e tracción/compresión calculados compáranse coas solucións analíticas para determinar a precisión da fórmula.

3. Análise da rixidez das catro bisagras flexibles compostas:

Comparan e analízanse as propiedades de rixidez das catro bisagras flexibles compostas. A partir das fórmulas de cálculo de rixidez derivadas, calcúlanse e compáranse os valores de rixidez de flexión e resistencia para cada bisagra.

4. Exemplos de solicitude:

As catro bisagras flexibles compostas aplícanse a unha estrutura de articulación en forma de T flexible. As propiedades de rixidez de cada articulación en forma de T flexibles analízanse mediante o método do elemento finito. Os resultados mostran que a articulación flexible en forma de T composta por unha bisagra composta de feixe recto elíptico ten a capacidade de compensación de deformación máis forte.

As fórmulas de cálculo de rixidez derivadas para as catro bisagras flexibles compostas verifícanse para ser precisas. As propiedades de rixidez das catro bisagras son comparadas e analizadas, e a articulación flexible en forma de T composta por unha bisagra composta de feixe recto elíptico ten a mellor capacidade de movemento e sensibilidade de carga. Este estudo ofrece información valiosa para o deseño e aplicación de bisagras flexibles compostas en varios campos.