Buig-, trek- en compressieve stijfheidsanalyse en toepassing van vier samengestelde flexibele scharnier1

Samenvatting: Op basis van de relevante kennis van materiaalmechanica en calculus worden de berekeningsformules van buigstijfheid, spanning en compressiefheid van vier composiet flexibele scharnieren afgeleid. Als een voorbeeld van de afgeronde rechte bundel als voorbeeld wordt gebruikt, wordt de afgeleide stijfheidsberekeningsformule geverifieerd met behulp van de eindige -elementenmethode. De stijfheidseigenschappen van de vier samengestelde flexibele scharnieren worden vergeleken en geanalyseerd. De resultaten laten zien dat het composietscharnier van de elliptische rechte bundel de kleinste buig- en trekstijfheid heeft. In de flexibele T-vormige gewrichtsstructuur heeft het flexibele T-vormige gewricht bestaande uit elliptische rechte bundelcomposietscharnier het sterkste vervormingscompensatievermogen.

Flexibele scharnieren worden veel gebruikt in toepassingen die kleine hoekverplaatsing en zeer nauwkeurige rotatie vereisen, waardoor luchtreizen en mechanische wrijving worden geëlimineerd. Op basis van het structuurtype kunnen flexibele scharnieren worden gecategoriseerd in verschillende typen. Stijfheid is een belangrijke prestatie -indicator voor flexibele scharnieren, wat hun vermogen weerspiegelt om externe belastingen en hun flexibiliteit te weerstaan. Deze studie heeft als doel de flexibele scharnieren van de stijfheidsberekening af te leiden voor vier samengestelde flexibele scharnieren en hun stijfheidseigenschappen te vergelijken.

1. Vaststelling van stijfheidsberekeningsformule:

1.1 Berekeningformules voor buigstijfheid van afgeronde rechte straal en elliptische rechte bundelcomposietscharnieren worden afgeleid op basis van materiaalmechanica en calculus.

1.2 Stijfheidsberekeningsformules voor parabolische en hyperbolische rechte bundelcomposietscharnieren worden afgeleid met behulp van Karl's tweede stelling.

2. Verificatie van stijfheidsberekeningformule:

De afgeleide stijfheidsberekeningsformule voor de afgeronde rechte straalflexibele scharnier wordt geverifieerd met behulp van de eindige -elementenmethode. De berekende buig- en trek-/compressiestijfheidswaarden worden vergeleken met de analytische oplossingen om de nauwkeurigheid van de formule te bepalen.

3. Analyse van de stijfheid van de vier samengestelde flexibele scharnieren:

De stijfheidseigenschappen van de vier samengestelde flexibele scharnieren worden vergeleken en geanalyseerd. Op basis van de afgeleide stijfheidsberekeningformules worden de buig- en trekstijfheidswaarden voor elk scharnier berekend en vergeleken.

4. Toepassingsvoorbeelden:

De vier samengestelde flexibele scharnieren worden toegepast op een flexibele T-vormige gewrichtsstructuur. De stijfheidseigenschappen van elke flexibele T-vormige gewricht worden geanalyseerd met behulp van de eindige-elementenmethode. De resultaten tonen aan dat het flexibele T-vormige gewricht dat is samengesteld uit composietscharnier van elliptische rechte bundels het sterkste vervormingsvermogen heeft.

De afgeleide stijfheidsberekeningsformules voor de vier samengestelde flexibele scharnieren worden geverifieerd om nauwkeurig te zijn. De stijfheidseigenschappen van de vier scharnieren worden vergeleken en geanalyseerd, en het flexibele T-vormige gewricht bestaande uit elliptische rechte bundelcomposietscharnier blijkt de beste bewegingscapaciteit en belastingsgevoeligheid te hebben. Deze studie biedt waardevolle inzichten voor het ontwerp en de toepassing van samengestelde flexibele scharnieren op verschillende gebieden.