लवचिक बिजागर आणि लवचिक शरीर यंत्रणेच्या डिझाइन ऑप्टिमायझेशनच्या सैद्धांतिक आधारावर संशोधन

विस्तारित

कठोर घटकांऐवजी लवचिक विकृतीद्वारे हालचाल किंवा उर्जा प्रसारित करण्याच्या त्यांच्या क्षमतेमुळे लवचिक बिजागरांनी अचूक उपकरणांमध्ये लक्षणीय लक्ष वेधले आहे. पारंपारिक मोशन बिजागरांच्या तुलनेत, लवचिक बिजागर उच्च मोशन रेझोल्यूशन, कोणतेही घर्षण, वंगण नाही आणि एक सोपी उत्पादन प्रक्रिया यासारखे फायदे देतात. प्रोजेक्शन लिथोग्राफी ऑब्जेक्टिव्ह लेन्स, सिलिकॉन वेफर वर्कबेंच, इलेक्ट्रॉनिक स्कॅनिंग मायक्रोस्कोप, स्पेस ऑप्टिकल रिमोट सेन्सर आणि सुस्पष्टता आणि अल्ट्रा-प्रीसीशन प्रक्रिया यासह विविध अचूक उपकरणांमध्ये त्यांचा मोठ्या प्रमाणात वापर केला गेला आहे. लवचिक बिजागर सारख्या अनुपालन यंत्रणेचे मुख्य मापदंड, गतिशील वैशिष्ट्ये आणि शेवटची स्थिती अचूकतेवर थेट परिणाम करतात. म्हणूनच, लवचिक बिजागरांची लवचिकता समजण्यासाठी विस्तृत संशोधन केले गेले आहे. या पेपरचे उद्दीष्ट सरळ बीम गोल फ्लेक्सर बिजागरांच्या लवचिकता मॅट्रिक्सचा अभ्यास करणे, त्याच्या पॅरामीटर्सचे विश्लेषण करणे आणि त्यांच्या डिझाइन आणि ऑप्टिमायझेशनसाठी एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करणे आहे.

सरळ बीम गोल फ्लेक्सर बिजागरची लवचिकता मॅट्रिक्स:

सरळ तुळई गोलाकार फ्लेक्स बिजागरात तणाव एकाग्रता टाळण्यासाठी बिजागरीच्या टोकांवर गोलाकार कोपरा असलेली सरळ बीम शीट रचना असते. मुख्य भूमितीय पॅरामीटर्समध्ये बिजागर उंची (एच), बिजागर लांबी (एल), बिजागर जाडी (टी) आणि बिजागर फिलेट रेडियस (आर) समाविष्ट आहे. बिजागरच्या विमानातील विकृतीचे विश्लेषण करण्यासाठी, कॅन्टिलिव्ह बीम सिद्धांतावर आधारित विश्लेषणात्मक गणना पद्धत प्राप्त केली गेली आहे. ही पद्धत लवचिक बिजागरच्या विमानातील लवचिकता मॅट्रिक्ससाठी क्लोज-लूप विश्लेषणात्मक मॉडेल स्थापित करते. याव्यतिरिक्त, जेव्हा बिजागर कोपरा त्रिज्या ते जाडी (आर/टी) चे प्रमाण दिले जाते तेव्हा लवचिकता मॅट्रिक्ससाठी एक सरलीकृत गणना सूत्र प्रदान केले जाते.

मर्यादित घटक सत्यापन:

व्युत्पन्न विश्लेषणात्मक फॉर्म्युला सत्यापित करण्यासाठी, यूजीएनएक्स नॅस्ट्रान सॉफ्टवेअरचा वापर करून सरळ बीम गोल फ्लेक्सर बिजागरचे एक मर्यादित घटक मॉडेल स्थापित केले आहे. मर्यादित घटक मॉडेलच्या सिम्युलेशन परिणामांची तुलना लवचिकता मॅट्रिक्स पॅरामीटर्सच्या विश्लेषणात्मक मूल्यांशी केली जाते. बिजागरांच्या स्ट्रक्चरल पॅरामीटर्समधील वेगवेगळ्या भिन्नतेसाठी या दोघांमधील सापेक्ष त्रुटीचे विश्लेषण केले जाते, जसे की बिजागर लांबी ते जाडी (एल/टी) आणि बिजागर कोपरा त्रिज्या ते जाडी (आर/टी) चे प्रमाण.

परिणाम:

विश्लेषण दर्शविते की एल/टी गुणोत्तरांसाठी 4 पेक्षा जास्त किंवा त्यापेक्षा जास्त, लवचिकता मॅट्रिक्सच्या विश्लेषणात्मक आणि नक्कल मूल्यांमधील सापेक्ष त्रुटी 5.5%च्या आत आहे. तथापि, 4 पेक्षा कमी एल/टी गुणोत्तरांसाठी, कॅन्टिलिव्ह बीमला सडपातळ बीममध्ये सुलभ करण्यास असमर्थतेमुळे सापेक्ष त्रुटी तुलनेने मोठी आहे. हे सूचित करते की बंद-लूप विश्लेषणात्मक मॉडेल मोठ्या एल/टी प्रकरणांसाठी अधिक योग्य आहे.

आर/टी गुणोत्तर संबंधित, विश्लेषणावरून असे दिसून येते की जेव्हा 0.1 ≤ आर/टी ≤ 0.5, विश्लेषणात्मक आणि नक्कल मूल्यांमधील सापेक्ष त्रुटी 9%च्या आत नियंत्रित केली जाऊ शकते. याव्यतिरिक्त, जेव्हा 0.2 ≤ आर/टी ≤ 0.3, सापेक्ष त्रुटी 6.5%च्या आत नियंत्रित केली जाऊ शकते. हे निष्कर्ष लवचिकता मॅट्रिक्ससाठी क्लोज-लूप विश्लेषणात्मक मॉडेलची अचूकता आणि लागूता दर्शवितात.

या अभ्यासामध्ये विकसित केलेले क्लोज-लूप विश्लेषणात्मक मॉडेल सरळ बीम गोल फ्लेक्सर बिजागर डिझाइन आणि ऑप्टिमायझेशनसाठी एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करते. विश्लेषणाने असे सिद्ध केले की बिजागर लांबी, जाडी आणि कोपरा त्रिज्यामधील भिन्नतेचा विचार करताना मॉडेल लवचिकता मॅट्रिक्स पॅरामीटर्सचा अचूक अंदाज लावू शकतो. हे निष्कर्ष सुसंगत यंत्रणेच्या प्रगतीमध्ये आणि अचूक उपकरणांमधील त्यांच्या अनुप्रयोगांना योगदान देतील.