კვლევა მოქნილი რგოლებისა და სხეულის მოქნილი მექანიზმების დიზაინის ოპტიმიზაციის თეორიული საფუძველზე

გაფართოებული

მოქნილმა რგოლებმა მნიშვნელოვანი ყურადღება მიიპყრო ზუსტი მოწყობილობებში, იმის გამო, რომ ისინი მოძრაობის ან ენერგიის გადაცემის უნარს ელასტიური დეფორმაციის გზით, ხისტი კომპონენტების ნაცვლად. ტრადიციული მოძრაობის რგოლებთან შედარებით, მოქნილი რგოლები გთავაზობთ უპირატესობებს, როგორიცაა მაღალი მოძრაობის რეზოლუცია, არ არის ხახუნის, არანაირი შეზეთვა და წარმოების მარტივი პროცესი. ისინი ფართოდ იქნა გამოყენებული სხვადასხვა ზუსტი მოწყობილობებში, მათ შორის პროექციის ლითოგრაფიის ობიექტური ლინზები, სილიციუმის ძაფის სამუშაო მაგიდები, ელექტრონული სკანირების მიკროსკოპები, სივრცის ოპტიკური დისტანციური სენსორები და სიზუსტე და ულტრა სიზუსტის დამუშავება. შესაბამისი მექანიზმების ძირითადი პარამეტრები, მოქნილი რგოლების მსგავსად, პირდაპირ გავლენას ახდენს დინამიური მახასიათებლებისა და დასასრულის პოზიციონირების სიზუსტეზე. ამრიგად, ჩატარდა ვრცელი გამოკვლევა მოქნილი რგოლების მოქნილობის გასაგებად. ეს ნაშრომი მიზნად ისახავს სწორი სხივის მომრგვალებული მოქნილ მოქნილობის მოქნილობის მატრიქსის შესწავლას, მისი პარამეტრების ანალიზს და თეორიული საფუძველს მათი დიზაინისა და ოპტიმიზაციისთვის.

სწორი სხივის მომრგვალებული მოქნილ მოქნილობის მოქნილობის მატრიცა:

სწორი სხივის მომრგვალებული მოქნილი რქის შემადგენლობაში შედის სწორი სხივის ფურცლის სტრუქტურა, რომელსაც აქვს მომრგვალებული კუთხეები რქის ბოლოებში, რათა თავიდან იქნას აცილებული სტრესის კონცენტრაცია. მთავარი გეომეტრიული პარამეტრები მოიცავს hinge სიმაღლე (H), hinge სიგრძე (L), hinge სისქე (T) და Hinge Fillet Radius (R). HINGE– ს თვითმფრინავის დეფორმაციის გასაანალიზებლად, მიღებულია ანალიტიკური გაანგარიშების მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია cantilever სხივის თეორიაზე. ეს მეთოდი ადგენს დახურული მარყუჟის ანალიტიკურ მოდელს მოქნილი რქის თვითმფრინავის მოქნილობის მატრიცისთვის. გარდა ამისა, მოქნილობის მატრიქსის გამარტივებული გაანგარიშების ფორმულა მოცემულია, როდესაც მოცემულია საკინძების კუთხის რადიუსის სისქეზე (R/T) თანაფარდობა.

სასრული ელემენტის გადამოწმება:

მიღებული ანალიტიკური ფორმულის დასადასტურებლად, სწორი სხივის მომრგვალებული მოქნილი რქის სასრული ელემენტის მოდელი დადგენილია UGNX Nastran პროგრამის გამოყენებით. სასრული ელემენტის მოდელის სიმულაციური შედეგები შედარებულია მოქნილობის მატრიქსის პარამეტრების ანალიტიკურ მნიშვნელობებთან. ამ ორს შორის შედარებით შეცდომაა გაანალიზებული რქის სტრუქტურული პარამეტრების სხვადასხვა ცვალებადობისთვის, მაგალითად, ჰინგის სიგრძის სისქესთან (ლ/ტ) თანაფარდობა და რქის კუთხის რადიუსის თანაფარდობა სისქემდე (r/t).

შედეგები:

ანალიზი აჩვენებს, რომ L/T კოეფიციენტებისთვის 4 -ზე მეტი ან ტოლი, შედარებით შეცდომა მოქნილობის მატრიქსის ანალიტიკურ და სიმულაციურ მნიშვნელობებს შორის არის 5.5%. ამასთან, L/T კოეფიციენტებისთვის 4 -ზე ნაკლები, ფარდობითი შეცდომა შედარებით დიდია იმის გამო, რომ შეუძლებელია გამარტივებული სხივის სხივი სუსტი სხივში. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ დახურული მარყუჟის ანალიტიკური მოდელი უფრო შესაფერისია დიდი L/T შემთხვევებისთვის.

რაც შეეხება თანაფარდობას R/T, ანალიზი ცხადყოფს, რომ როდესაც 0.1 ≤ r/t ≤ 0.5, ანალიტიკურ და სიმულაციურ მნიშვნელობებს შორის შედარებით შეცდომა შეიძლება კონტროლდეს 9%-ში. გარდა ამისა, როდესაც 0.2 ≤ r/t ≤ 0.3, ფარდობითი შეცდომა შეიძლება კონტროლირდეს 6.5%-ში. ეს დასკვნები აჩვენებს დახურული მარყუჟის ანალიტიკური მოდელის სიზუსტე და გამოყენებას მოქნილობის მატრიქსისთვის.

ამ კვლევაში შემუშავებული დახურული მარყუჟის ანალიტიკური მოდელი იძლევა თეორიულ საფუძველს სწორი სხივის მომრგვალებული მოქნილ ფარდების დიზაინისა და ოპტიმიზაციისთვის. ანალიზმა აჩვენა, რომ მოდელს შეუძლია ზუსტად დაადგინოს მოქნილობის მატრიქსის პარამეტრების წინასწარ განსაზღვრა, როდესაც განიხილავს ჰინგის სიგრძის, სისქისა და კუთხის რადიუსის ცვალებადობას. ეს დასკვნები ხელს შეუწყობს შესაბამისი მექანიზმების წინსვლას და მათ გამოყენებას ზუსტი მოწყობილობებში.