Analisada de flexão, tração e rigidez compressiva e aplicação de quatro dobradiças flexíveis compostas1

Resumo: Com base no conhecimento relevante da mecânica e do cálculo, as fórmulas de cálculo da rigidez à flexão, tensão e rigidez da compressão de quatro dobradiças flexíveis compostas são derivadas. Tomando a dobradiça flexível do feixe reto arredondado como exemplo, a fórmula de cálculo de rigidez derivada é verificada usando o método do elemento finito. As propriedades de rigidez das quatro dobradiças flexíveis compostas são comparadas e analisadas. Os resultados mostram que a dobradiça elíptica do feixe reto tem a menor flexão e rigidez de tração. Na estrutura da articulação em forma de T flexível, a articulação flexível em forma de T composta de dobradiça elíptica do feixe reto tem a capacidade de compensação de deformação mais forte.

As dobradiças flexíveis são amplamente utilizadas em aplicações que requerem pequeno deslocamento angular e rotação de alta precisão, eliminando viagens aéreas e atrito mecânico. Com base no tipo de estrutura, as dobradiças flexíveis podem ser categorizadas em diferentes tipos. A rigidez é um importante indicador de desempenho para dobradiças flexíveis, refletindo sua capacidade de resistir a cargas externas e sua flexibilidade. Este estudo tem como objetivo derivar as fórmulas de cálculo da rigidez para quatro dobradiças flexíveis compostas e comparar suas propriedades de rigidez.

1. Estabelecimento de fórmula de cálculo de rigidez:

1.1 Fórmulas de cálculo para a rigidez de flexão de feixe reto arredondado e dobradiças compostas de feixe reto elíptico são derivadas com base em mecânica de material e cálculo.

1.2 As fórmulas de cálculo da rigidez para dobradiças compostas de feixe reto parabólicas e hiperbólicas são derivadas usando o segundo teorema de Karl.

2. Verificação da fórmula de cálculo da rigidez:

A fórmula de cálculo de rigidez derivada para a dobradiça flexível do feixe reto é verificada usando o método do elemento finito. Os valores calculados de flexão e rigidez à tração/compressão são comparados com as soluções analíticas para determinar a precisão da fórmula.

3. Análise da rigidez das quatro dobradiças flexíveis compostas:

As propriedades de rigidez das quatro dobradiças flexíveis compostas são comparadas e analisadas. Com base nas fórmulas de cálculo de rigidez derivada, os valores de rigidez de flexão e tração para cada dobradiça são calculados e comparados.

4. Exemplos de aplicação:

As quatro dobradiças flexíveis compostas são aplicadas a uma estrutura articular flexível em forma de T. As propriedades de rigidez de cada junta flexível em forma de T são analisadas usando o método do elemento finito. Os resultados mostram que a articulação flexível em forma de T composta por dobradiça composta de feixe reto elíptico tem a capacidade de compensação de deformação mais forte.

As fórmulas de cálculo de rigidez derivadas para as quatro dobradiças flexíveis compostas são verificadas para serem precisas. As propriedades de rigidez das quatro dobradiças são comparadas e analisadas, e a articulação flexível em forma de T, composta de dobradiça elíptica de feixe reto elíptico, possui a melhor capacidade de movimento e sensibilidade à carga. Este estudo fornece informações valiosas para o design e aplicação de dobradiças flexíveis compostas em vários campos.