Дизайн метода конечных элементов и анализ производительности нового большого угла

Аннотация: Разработка гибких петли с большой деформацией, небольшим стрессом и небольшим дрейфом в центре всегда была сложной проблемой в области гибких исследований шарниров. В этой статье представлен новый дизайн гибкого шарнира с V-образной структурой, теорией суперпозиции и симметричным методом макета, вдохновленным определенным иностранным гибким шарниром. Было проведено концептуальное исследование для разработки этого гибкого шарнира, создания математической модели и проанализировать ее производительность. Анализ метода конечных элементов продемонстрировал, что метод проектирования увеличивал гибкость шарнира за счет удлинения секции, уменьшил его центральный дрейф и максимальный напряжение, что приводит к максимальному углу вращения приблизительно 16 °, максимальному центральному дрейфу 3,557 мкм и максимальному напряжению 499,8 МПа, что отвечает требованиям первоначального проекта. Эти результаты подтверждают практическую ценность шарнира.

В настоящее время космические оптические удаленные датчики в основном принимают метод шахматного сплайсинга TDICCD для достижения массивов длинных линий. Тем не менее, этот метод не имеет компенсации движения изображения, что приводит к значительному снижению разрешения изображения. Следовательно, компенсация движения изображения необходима. Компенсация движения механического изображения и электронная компенсация являются двумя распространенными методами. Эта статья посвящена управлению вращением устройства TDICCD в реальном времени для достижения компенсации движения изображения. Обычные вращающиеся механизмы не могут удовлетворить точные требования в пространстве, что требует развития гибких петли без разрыва, без трения, без смазки и высокого разрешения. Перекрытие, разработанное в этой статье, основано на определенной конструкции камеры, требующей угла вращения 6-8 °, центрального дрейфа не превышает 10 мкм и размеры в пределах 40 мм × 60 мм.

Гибкий дизайн шарнира:

Внедряются несколько типичных гибких конструкций шарниров, в том числе потрясающий гибкий шарнир, гибкий шарнир с разделенной трубкой и гибкий шарнир свободного сгибания. В то время как эти петли демонстрируют хорошую гибкость и большой диапазон углов вращения, они страдают от значительного центрального дрейфа при подверженности внешним силам. Общей характеристикой этих петли является использование множества тростников для деформации, достигая концентрированной деформации посредством распределенной гибкости. Тем не менее, структурная стабильность многоэтажных конфигураций трудно обеспечить в космической среде. Поэтому подчеркивается необходимость дальнейших исследований для применения этих компонентов к космосу. Для решения этих проблем предлагается новая гибкая конструкция бабочки, включающая V-образную конструкцию и симметричную структуру, вдохновленную гибким шарниром типа колеса.

Анализ гибкого шарнира бабочек:

Геометрическая модель гибкого шарнира бабочки анализируется с использованием метода конечных элементов. Печать состоит из взаимосвязанных петлей с V-образной конструкцией, что позволяет увеличить длину гибкой блока без ущерба для его толщины. Анализ демонстрирует, что дизайн эффективно снижает напряжение, распределяя силу по четырем частям и реализуя смещение вектора, чтобы минимизировать центральный дрейф. Максимальное напряжение составляет приблизительно 499,8 МПа, в пределах допустимого диапазона напряжений выбранного материала. Перекрытие достигает угла поворота 8 ° и центрального дрейфа 3,557 мкм, что отвечает требованиям конструкции. Связь между радиусом и центральным дрейфом также исследуется, с радиусом 17 мм, который считается оптимальным для конструкции шарнира. Кроме того, анализ выявляет линейную связь между силой и смещением, что позволяет точно контролировать угол поворота.

В заключение, новый тип гибкого шарнира с большим углом разработан с использованием метода конечных элементов, и его производительность анализируется. Предложенная V-образная конструкция, теория суперпозиции и симметричная компоновка приводят к повышению гибкости, снижению центрального дрейфа и стрессу. Перекрытие достигает максимального угла поворота 16 °, максимального центрального дрейфа 3,557 мкм и максимального напряжения 499,8 МПа, отвечающих требованиям конструкции. Анализ взаимосвязи силового размещения дополнительно подтверждает превосходную линейную эластичность шарнира. В целом, развитый шарнир демонстрирует практическую ценность и может применяться в различных сценариях, таких как церемонии открытия, деловые выставки и рекламные акции.