초록 : 유연한 힌지, 특히 특수 노치 모양의 피로 성능은 광범위하게 연구되지 않았습니다. 이 연구는 일반적인 유연한 힌지와 비교하여 강도, 위치 정확도 및 피로 저항을 제공하는 복합 유연성 힌지의 피로 성능을 분석하는 것을 목표로합니다. 유한 요소 시뮬레이션 실험은 둥근 직선 빔 유연성 힌지의 피로 수명을 계산하여 새로운 유연한 힌지의 엔지니어링 설계에 대한 귀중한 통찰력을 제공하기 위해 수행되었습니다.
유연한 힌지는 준수 메커니즘에서 중요한 역할을하지만 종종 운동 공간이 제한된 제한된 제한, 약한 강도 및 좁은 응용 범위와 같은 한계로 고통받습니다. 복합 유연성 힌지는 이러한 문제에 대한 솔루션을 제공하여 클리어런스 감소, 위치 정확도 증가 및 피로 성능 향상을 나타냅니다. 최근에는 컴퓨터 시뮬레이션 기술, 특히 유한 요소 분석이 제품 개발에서 점점 인기를 얻고 있습니다. 이 연구는 유한 요소 피로 시뮬레이션 기술을 사용하여 복합 유연한 힌지의 피로 수명 분포를 분석하여 설계 단계에서 약점을 조기에 식별 할 수 있습니다.
피로 분석 방법 및 프로세스:
피로 분석은 주기적 하중시 재료 손상 및 고장의 평가를 말합니다. 일반적으로 관찰되는 두 가지 형태의 피로 손상은 낮은 사이클 피로와 높은 사이클 피로를 포함합니다. 사용 된 피로 분석 방법은 피로 손상 유형에 따라 다릅니다. 공칭 응력, 국소 응력 변형, 응력 전계 강도 및 에너지 방법과 같은 전통적인 방법은 엔지니어링 설계에 널리 사용되었습니다. 그러나 유한 요소 피로 시뮬레이션 기술은 부분 표면의 피로 수명 분포 결정, 나쁜 설계 회피 및 초기 설계 단계에서 약한 위치의 조기 식별을 포함하여 전통적인 방법에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다.
방법론:
둥근 직선 빔 유연성 힌지의 피로 성능을 분석하기 위해 유한 요소 분석 소프트웨어 (ANSYS)를 사용하여 수학적 모델을 설정했습니다. 이 모델은 너비, 높이, 두께, 반경 및 직선 빔 부품의 길이와 같은 기하학적 매개 변수를 고려했습니다. 유한 요소 시뮬레이션은 다른 하중 하에서 유연한 힌지의 굽힘 정상 응력 분포를 결정하기 위해 수행되었다. 응력 결과는 최대 응력이 두 노치 모양의 접합부에 위치했음을 보여주었습니다.
둥근 직선 빔 유연한 힌지의 피로 분석:
둥근 직선 빔 유연성 힌지의 피로 분석은 유한 요소 분석에서 얻은 응력 분포를 피로 분석 시스템으로 가져 오는 것과 관련이 있습니다. 재료의 적절한 S-N 곡선을 선택하고 하중 스펙트럼을 입력 하였다. 피로 분석은 유연한 힌지의 약한 위치의 피로 수명에 대한 통찰력을 제공했습니다. 분석은 최대 응력 노드를 고려하고 약 617,580 사이클의 피로 수명을 나타 냈습니다. 그것은 높은 사이클 피로로 분류되었습니다.
유한 요소 시뮬레이션 실험을 통해이 연구는 둥근 직선 빔 유연성 힌지의 피로 성능을 성공적으로 분석했습니다. 결과는 둥근 직선 빔 유형을 포함하여 복합 유연성 힌지가 전통적인 유연한 힌지에 비해 더 나은 피로 강도를 보여 주었다는 것을 나타냅니다. 그러나 쌍곡선, 타원 및 포물선과 같은 다른 곡선 유연한 힌지를 탐색하기위한 추가 연구가 필요합니다. 이 결과는 복합 유연한 힌지에서 피로 행동에 대한 이해에 기여하고 엔지니어링 설계 개선을위한 이론적 기초를 제공합니다.