Bøyning, strekk- og komprimeringsstivhetsanalyse og anvendelse av fire sammensatte fleksibelt hengsel1

Sammendrag: Basert på relevant kunnskap om materialmekanikk og beregning, er beregningsformlene for bøyningsstivhet, spenning og kompresjonsstivhet av fire sammensatte fleksible hengsler avledet. Ved å ta den avrundede rette bjelken fleksibel hengsel som et eksempel, blir den avledede stivhetsberegningsformelen bekreftet ved bruk av den endelige elementmetoden. Stivhetsegenskapene til de fire sammensatte fleksible hengslene blir sammenlignet og analysert. Resultatene viser at den elliptiske rette bjelkekompositthengselen har den minste bøyning og strekkstivhet. I den fleksible T-formede leddstrukturen har det fleksible T-formede leddet sammensatt av elliptiske rette stråle sammensatte hengsel den sterkeste deformasjonskompensasjonsevnen.

Fleksible hengsler er mye brukt i applikasjoner som krever liten vinkelforskyvning og rotasjon med høy presisjon, og eliminerer flyreiser og mekanisk friksjon. Basert på strukturtypen kan fleksible hengsler kategoriseres i forskjellige typer. Stivhet er en viktig ytelsesindikator for fleksible hengsler, noe som gjenspeiler deres evne til å motstå ytre belastninger og deres fleksibilitet. Denne studien tar sikte på å utlede stivhetsberegningsformlene for fire sammensatte fleksible hengsler og sammenligne stivhetsegenskapene.

1. Etablering av formel for stivhetsberegning:

1.1 Beregningsformler for bøyningsstivhet av avrundet rett bjelke og elliptiske rette bjelkekompositthengsler er avledet basert på materialmekanikk og kalkulus.

1.2 Stivhetsberegningsformler for parabolske og hyperbolske rette bjelkekompositthengsler er avledet ved bruk av Karls andre teorem.

2. Verifisering av formel for stivhetsberegning:

Den avledede stivhetsberegningsformelen for den avrundede rette bjelkefleksible hengslet er bekreftet ved bruk av den endelige elementmetoden. De beregnede bøynings- og strekk-/kompresjonsstivhetsverdiene sammenlignes med de analytiske løsningene for å bestemme nøyaktigheten av formelen.

3. Analyse av stivheten til de fire sammensatte fleksible hengslene:

Stivhetsegenskapene til de fire sammensatte fleksible hengslene blir sammenlignet og analysert. Basert på de avledede stivhetsberegningsformlene blir bøynings- og strekkstivhetsverdiene for hvert hengsel beregnet og sammenlignet.

4. Søknadseksempler:

De fire sammensatte fleksible hengsler brukes på en fleksibel T-formet leddstruktur. Stivhetsegenskapene til hver fleksible T-formet ledd blir analysert ved bruk av den endelige elementmetoden. Resultatene viser at det fleksible T-formede leddet sammensatt av elliptisk rett strålekompositt hengsel har den sterkeste deformasjonskompensasjonsevnen.

De avledede stivhetsberegningsformlene for de fire sammensatte fleksible hengsler er verifisert for å være nøyaktige. Stivhetsegenskapene til de fire hengslene blir sammenlignet og analysert, og det fleksible T-formede leddet sammensatt av elliptisk rett strålekompositt hengsel er funnet å ha den beste bevegelseskapasiteten og belastningsfølsomheten. Denne studien gir verdifull innsikt for utforming og anvendelse av sammensatte fleksible hengsler på forskjellige felt.