Teorinio lanksčių vyrių ir lanksčių kūno mechanizmų optimizavimo teorinio pagrindo tyrimai

Išsiplėtė

Lankstūs vyriai sulaukė didelio dėmesio tiksliais prietaisais dėl jų gebėjimo perduoti judesį ar energiją per elastinę deformaciją, o ne standžius komponentus. Palyginti su tradiciniais judesių vyriais, lankstūs vyriai suteikia privalumų, tokių kaip didelė judesio skiriamoji geba, be trinties, be tepimo ir paprasto gamybos proceso. Jie buvo plačiai naudojami įvairiuose tikslumo įrenginiuose, įskaitant projekcijos litografijos objektyvus, silicio vaflių darbininkus, elektroninius nuskaitymo mikroskopus, kosmoso optinius nuotolinius jutiklius ir tikslumo ir ypač tikslumo apdorojimą. Pagrindiniai reikalavimus atitinkančių mechanizmų, tokių kaip lankstūs vyriai, parametrai tiesiogiai daro įtaką dinaminėms savybėms ir padėties nustatymo tikslumui. Todėl buvo atlikti išsamūs tyrimai, siekiant suprasti lanksčių vyrių lankstumą. Straipsnyje siekiama ištirti tiesios pluošto suapvalintų lanksčiausių laikiklių lankstumo matricą, išanalizuoti jo parametrus ir suteikti teorinį jų projektavimo ir optimizavimo pagrindą.

Lankstumas tiesios sijos suapvalintų lanksčių vyrių matrica:

Tiesios sijos suapvalintą lenkimo vyrią sudaro tiesios sijos lakšto struktūra su užapvalintais kampais vyrio galuose, kad būtų išvengta streso koncentracijos. Pagrindiniai geometriniai parametrai apima vyrio aukštį (H), vyrio ilgį (L), vyrio storią (T) ir vyrių filė spindulį (R). Norint išanalizuoti vyrio deformaciją plokštumoje, išvestas analitinio skaičiavimo metodas, pagrįstas konsolės spindulio teorija. Šis metodas nustato uždaro ciklo analizės modelį, skirtą lanksčiojo vyrio lankstumo matricai plokštumoje. Be to, pateikiamas supaprastinta lankstumo matricos skaičiavimo formulė, kai pateikiamas vyrio kampo spindulio ir storio (R/T) santykis.

Baigtinio elemento patikrinimas:

Norint patvirtinti išvestinę analitinę formulę, naudojant „UGNX Nastran“ programinę įrangą, nustatytas baigtinių elementų modelis suapvalintas lenkimo vyris. Baigtinių elementų modelio modeliavimo rezultatai lyginami su lankstumo matricos parametrų analizės vertėmis. Santykinė paklaida tarp dviejų analizuojama skirtingų vyrio struktūrinių parametrų variantų, tokių kaip vyrio ilgio ir storio (L/T) santykis ir vyrio kampo spindulio ir storio santykis (R/T).

Rezultatai:

Analizė rodo, kad esant didesniam ar lygiui L/T santykiui, santykinė paklaida tarp analizės ir imituotų lankstumo matricos verčių yra 5,5%. Tačiau esant mažesniems nei 4 L/T santykiams, santykinė paklaida yra palyginti didelė dėl nesugebėjimo supaprastinti konsolės pluošto į liekną pluoštą. Tai rodo, kad uždaro ciklo analizės modelis yra labiau tinkamas dideliems L/T atvejams.

Kalbant apie santykį r/t, analizė atskleidžia, kad kai 0,1 ≤ r/t ≤ 0,5, santykinė paklaida tarp analitinių ir modeliuotų verčių gali būti kontroliuojama 9%. Be to, kai 0,2 ≤ r/t ≤ 0,3, santykinė paklaida gali būti kontroliuojama 6,5%. Šios išvados parodo uždaro ciklo analitinio modelio tikslumą ir pritaikomumą lankstumo matricai.

Šiame tyrime sukurtas uždarojo ciklo analitinis modelis suteikia teorinį pagrindą projektuoti ir optimizuoti tiesios pluošto suapvalintus lankstus vyrius. Analizė parodė, kad modelis gali tiksliai numatyti lankstumo matricos parametrus, svarstant vyrio ilgio, storio ir kampo spindulio pokyčius. Šios išvados prisidės prie atitinkamų mechanizmų ir jų pritaikymo tikslumuose.