有限要素メソッドの設計とパフォーマンス新しい柔軟なhinge_hinge know
要約：大きな変形、小さな応力、小さな中心ドリフトを伴う柔軟なヒンジの開発は、柔軟なヒンジ研究の分野で常に挑戦的な問題でした。 このペーパーでは、特定の外国の柔軟なヒンジに触発された、V字型構造、重ね合わせ理論、対称的なレイアウト法を備えた柔軟なヒンジの新しいデザインを紹介します。 この柔軟なヒンジを設計し、数学的モデルを確立し、そのパフォーマンスを分析するために、概念研究が実施されました。 有限要素方法分析により、設計方法は、セクションを長くすることでヒンジの柔軟性を高め、中心ドリフトと最大応力を減らし、最大回転角度が約16°、最大中心ドリフトが3.557μm、最大応力が499.8 MPaになり、初期設計要件を満たすことが示されました。 これらの結果は、ヒンジの実用的な価値を確認します。
現在、スペース光学リモートセンサーは、主にTDICCDのずらしたスプライシング法を採用して、長いラインアレイを実現しています。 ただし、この方法には画像のモーション補償がなく、画像解像度が大幅に減少します。 したがって、画像のモーション補償が必要です。 機械的な画像モーション補償と電子補償は、2つの一般的な方法です。 このペーパーでは、TDICCDデバイスの回転のリアルタイム制御に焦点を当て、画像のモーション補償を実現します。 通常の回転メカニズムは、宇宙の精度要件を満たすことができず、ギャップ、摩擦、潤滑、高解像度のない柔軟なヒンジの開発が必要です。 このペーパーで開発されたヒンジは、特定のカメラの設計に基づいており、6〜8°の回転角度、10μmを超えない中心ドリフト、40mm×60mm以内の寸法が必要です。
柔軟なヒンジデザイン：
ずらした柔軟なヒンジ、スプリットチューブの柔軟なヒンジ、自由屈曲の柔軟なヒンジなど、いくつかの典型的な柔軟なヒンジデザインが導入されています。 これらのヒンジは良好な柔軟性と幅広い回転角を示しますが、外力にさらされると、重大な中心ドリフトに苦しんでいます。 これらのヒンジの一般的な特徴は、変形に複数のリードを使用し、分布した柔軟性を通じて濃縮された変形を達成することです。 ただし、マルチリード構成の構造安定性は、空間環境で確保することが困難です。 したがって、これらのコンポーネントを空間に適用するためのさらなる研究の必要性が強調されています。 これらの問題に対処するために、ホイールタイプの柔軟なヒンジに触発された、V字型のデザインと対称構造を組み込んだ新しい蝶の柔軟なヒンジデザインが提案されています。
蝶の柔軟なヒンジの分析：
蝶の柔軟なヒンジの幾何学的モデルは、有限要素法を使用して分析されます。 ヒンジは、V字型のデザインを備えた相互接続されたヒンジで構成されており、厚さを損なうことなく柔軟なユニットの長さの増加を可能にします。 分析は、設計が4つの部分に力を分配し、ベクトルオフセットを実装して中心ドリフトを最小限に抑えることにより、ストレスを効果的に軽減することを示しています。 最大応力は、選択した材料の許容応力範囲内で、約499.8 MPaです。 ヒンジは、8°の回転角と3.557μmの中心ドリフトを実現し、設計要件を満たしています。 半径と中央のドリフトの関係も調査されており、半径17mmはヒンジ設計に最適と見なされます。 さらに、分析により、力と変位の間の線形関係が明らかになり、回転角の正確な制御が可能になります。
結論として、新しいタイプの大角度の柔軟なヒンジが有限要素法を使用して設計されており、そのパフォーマンスが分析されます。 提案されているV字型の設計、重ね合わせ理論、対称レイアウトにより、柔軟性が向上し、中心ドリフトが低下し、ストレスが発生します。 ヒンジは、16°の最大回転角、3.557μmの最大中心ドリフト、および499.8 MPaの最大応力を達成し、設計要件を満たしています。 力分散関係の分析は、ヒンジの優れた線形弾性をさらに確認します。 全体として、開発されたヒンジは実用的な価値を示し、開会式、ビジネス展示、製品プロモーションなどのさまざまなシナリオに適用できます。
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