Návrh metódy konečných prvkov a analýza výkonu nového veľkého uhla flexibilného závesu_hinge poznať

Abstrakt: Vývoj flexibilných pántov s veľkou deformáciou, malým stresom a malým stredovým posunom bol vždy náročným problémom v oblasti flexibilného výskumu závesu. Tento dokument predstavuje nový dizajn flexibilného závesu so štruktúrou v tvare V, teóriou superpozície a symetrickou metódou rozloženia, inšpirovanou určitým cudzí flexibilný záves. Uskutočnila sa koncepčná štúdia na navrhnutie tohto flexibilného závesu, vytvorenie matematického modelu a analýzu jeho výkonu. Analýza metódy konečných prvkov preukázala, že metóda konštrukcie zvýšila flexibilitu závesu predĺžením sekcie, znížila jej stredový posun a maximálne napätie, čo malo za následok maximálny uhol rotácie približne 16 °, maximálny stredový posun 3,557 μm a maximálne napätie 499,8 MPA, splnenie počiatočných požiadaviek na konštrukciu. Tieto výsledky potvrdzujú praktickú hodnotu závesu.

V súčasnosti sa vesmírne optické diaľkové senzory privádzajú hlavne na metódu zostrihovania TDICCD na dosiahnutie dlhých polí. Táto metóda však nemá kompenzáciu pohybu obrazu, čo vedie k výraznému zníženiu rozlíšenia obrazu. Preto je potrebná kompenzácia pohybu obrazu. Kompenzácia pohybu mechanického obrazu a elektronická kompenzácia sú dve bežné metódy. Tento dokument sa zameriava na riadenie rotácie zariadenia TDICCD v reálnom čase, aby sa dosiahla kompenzácia pohybu obrazu. Bežné rotujúce mechanizmy nie sú schopné splniť presné požiadavky vo vesmíre, čo si vyžaduje rozvoj flexibilných pántov bez medzery, bez trenia, bez mazania a vysokého rozlíšenia. Závesný záves vyvinutý v tomto článku je založený na konkrétnom návrhu fotoaparátu, ktorý si vyžaduje rotačný uhol 6-8 °, stredový posun nepresahujúci 10 μm a rozmery v rámci 40 mm × 60 mm.

Flexibilný dizajn závesu:

Zavádza sa niekoľko typických flexibilných dizajnov závesu, vrátane rozloženého flexibilného závesu, flexibilného závesu rozdelenej trubice a flexingového flexibilného závesu. Zatiaľ čo tieto pánty vykazujú dobrú flexibilitu a veľké množstvo uhlov rotácie, trpia významným stredovým posunom, keď sú vystavené vonkajším silám. Spoločnou charakteristikou týchto pántov je použitie viacerých trstín na deformáciu a dosahuje koncentrovanú deformáciu prostredníctvom distribuovanej flexibility. Štrukturálna stabilita viacerých konfigurácií je však ťažké zabezpečiť v vesmírnom prostredí. Zdôrazňuje sa preto potreba ďalšieho výskumu na aplikovanie týchto komponentov do vesmíru. Na vyriešenie týchto problémov sa navrhuje nový dizajn flexibilného závesu motýľa, ktorý obsahuje dizajn v tvare V a symetrickú štruktúru, inšpirovanú flexibilným závesom typu kolies.

Analýza flexibilného závesu motýľa:

Geometrický model flexibilného závesu motýľa sa analyzuje pomocou metódy konečných prvkov. Záves je zložený z vzájomne prepojených pántov s dizajnom v tvare V, čo umožňuje zvýšenú dĺžku flexibilnej jednotky bez ohrozenia jej hrúbky. Analýza ukazuje, že návrh účinne znižuje napätie rozdelením sily na štyri časti a implementáciou vektorového posunu, aby sa minimalizoval stredový posun. Maximálne napätie je približne 499,8 MPa, v rámci povoleného rozsahu napätia vybraného materiálu. Záväzok dosahuje uhol rotácie 8 ° a stredový posun 3,557 μm, ktorý spĺňa požiadavky na konštrukciu. Skúma sa aj vzťah medzi polomerom a stredovým posunom, pričom polomer 17 mm sa považuje za optimálny pre návrh závesu. Analýza navyše odhaľuje lineárny vzťah medzi silou a posunom, čo umožňuje presné riadenie uhla rotácie.

Záverom možno povedať, že nový typ flexibilného závesu s veľkým uhlom je navrhnutý pomocou metódy konečných prvkov a jeho výkon sa analyzuje. Navrhovaný dizajn v tvare V, teória superpozície a symetrické usporiadanie vedú k zvýšenej flexibilite, zníženiu driftu v centre a stresu. Záväzok dosahuje maximálny uhol rotácie 16 °, maximálny stredový posun 3,557 μm a maximálne napätie 499,8 MPa, ktorý spĺňa požiadavky na konštrukciu. Analýza vzťahu s posunom sily ďalej potvrdzuje vynikajúcu lineárnu pružnosť závesu. Celkovo vyvinutý pánt vykazuje praktickú hodnotu a môže sa uplatňovať v rôznych scenároch, ako sú otváranie obradov, obchodné výstavy a propagácie výrobkov.