Obliczanie elastyczności i analiza wydajności nowego jednostronnego hybri prostego obwodu

Abstrakcyjny:

Elastyczne zawiasy zyskały znaczną popularność w dziedzinie systemów mikroelektromechanicznych (MEMS). W tym artykule wprowadzono nowy rodzaj elastycznego zawiasu, a mianowicie jednostronne hybrydowe elastyczne zawias hybrydowy. Zaproponowano wykorzystywanie drugiego twierdzenia Karla, formuły obliczeniowej dla elastyczności okrągłych i eliptycznych hybrydowych elastycznych zawiasów. Pochodna formuła jest zatwierdzona poprzez analizę elementów skończonych i analizę porównawczą. Analizowany jest wpływ każdego parametru strukturalnego jednostronnego hybrydowego zawiasu na jego elastyczność. Ponadto dokonuje się porównania z dwustronnym hybrydowym elastycznym zawiasem hybrydowym, aby wykazać doskonałą pojemność obrotu i czułość obciążenia jednostronnego projektu. Propozycja jednostronnych hybrydowych elastycznych zawiasów przedstawia nową drogę do zastosowań inżynieryjnych wymagających kompaktowych struktur i dużych przemieszczeń.

Pojawienie się technologii mikroelektromechanicznej, inżynierii lotniczej i inżynierii biologicznej podkreśliło ograniczenia tradycyjnych sztywnych mechanizmów w spełnianiu wymagań dotyczących projektowania i użytkowania. Elastyczne mechanizmy oferują liczne zalety, takie jak niewielki rozmiar, brak tarcia mechanicznego, brak szczelin i wysoka wrażliwość na ruch. Doprowadziło to do ich intensywnego zastosowania w różnych dyscyplinach, w tym maszynach, robotyce, komputerach, automatycznej kontroli i precyzyjnym pomiarze. Kluczowym elementem elastycznych mechanizmów jest elastyczny zawias, który eliminuje utracony ruch i tarcie mechaniczne poprzez elastyczne odkształcenie i właściwości samozachowawcze, umożliwiając wyższe rozdzielczości przemieszczenia. Elastyczne zawiasy jednoosiowe są podzielone na różne kształty, takie jak łuk, kąt ołowiu, elipsa, parabola i hiperbola. Wśród nich typy kątów prostych i wiodących są szeroko stosowane ze względu na ich proste struktury. Jednak w niektórych zastosowaniach, w których przestrzeń jest ograniczona, jednostronne elastyczne zawiasy pojawiły się jako preferowany wybór, znajdując użyteczność w precyzyjnym pomiarze i pozycjonowaniu.

Metody:

Opierając się na wyżej wymienionych badaniach, badanie to proponuje nowy rodzaj elastycznego zawiasu zwanego jednostronnym hybrydowym elastycznym zawiasem, który łączy zalety hybrydowych i jednostronnych elastycznych zawiasów. Formuła obliczania elastyczności dla tego zawiasu jest wyprowadzana na podstawie drugiego twierdzenia Karla, a jego wydajność jest weryfikowana poprzez analizę elementów skończonych. Badanie analizuje również wpływ różnych parametrów strukturalnych na elastyczność zawiasu.

Wyniki i dyskusja:

Wzór obliczania elastyczności dla jednostronnego hybrydowego zawiasu hybrydowego obwodu prostego obwodu wskazuje, że elastyczność zależy zarówno od parametrów materiałowych, jak i strukturalnych. Pochodna formuła pokazuje, że parametry elastyczności są odwrotnie proporcjonalne do szerokości zawiasu, podczas gdy parametry takie jak promień prostego koła, elipsy północno-limor, osi pół-minutowy, a minimalna grubość również wpływają na elastyczność. Poprzez analizę zaobserwowano, że elastyczność maleje wraz ze wzrostem pół-minutowej osi elipsy, wzrasta wraz ze spadkiem minimalnej grubości i zmienia się nieliniowo o różnej grubości. Wpływ minimalnej grubości na elastyczność okazuje się bardziej znaczący w porównaniu z innymi parametrami.

Porównanie jest narysowane między jednostronnym hybrydowym zawiasem hybrydowym hybrydowym prostym obwodem i dwustronnym hybrydowym zawiasem hybrydowym zaproponowanym we wcześniejszej literaturze. Elastyczność jest identyfikowana jako najważniejsza cecha elastycznych zawiasów, a względny stosunek elastyczności, oznaczony jako CDAY, w celu porównania dwóch konstrukcji zawiasów. Analiza ujawnia, że ​​jednostronny hybrydowy elastyczny zawias wykazuje większą pojemność obrotu i czułość obciążenia w porównaniu z obustronnym projektem. Elastyczność jednostronnego hybrydowego elastycznego zawiasu jest około 1,37 razy wyższa niż w obustronnym projekcie.

Badanie to przedstawia kompleksową analizę jednostronnego hybrydowego elastycznego zawiasu, innowacyjnego elastycznego projektu zawiasu, który oferuje kompaktowe struktury i duże przemieszczenia. Wzór obliczania elastyczności pochłaniowej jest zatwierdzony poprzez analizę elementów skończonych, co pokazuje błąd w granicach 8%. Analizowany jest wpływ parametrów strukturalnych na elastyczność, przy minimalnej grubości zawiasu zidentyfikowanej jako najbardziej wpływowy parametr. Ponadto porównanie z dwustronnym hybrydowym elastycznym zawiasem podkreśla doskonałą wydajność jednostronnego projektu pod względem pojemności obrotowej i wrażliwości obciążenia. Proponowany jednostronny hybrydowy elastyczny zawias otwiera nowe możliwości zastosowania inżynierii elastycznych zawiasów w różnych branżach.