การออกแบบวิธีการองค์ประกอบไฟไนต์และการวิเคราะห์ประสิทธิภาพของบานพับขนาดใหญ่ที่ยืดหยุ่นขนาดใหญ่ใหม่

บทคัดย่อ: การพัฒนาบานพับที่ยืดหยุ่นด้วยการเสียรูปขนาดใหญ่ความเครียดเล็ก ๆ และการดริฟท์กลางขนาดเล็กเป็นปัญหาที่ท้าทายในด้านการวิจัยบานพับที่ยืดหยุ่น บทความนี้นำเสนอการออกแบบใหม่ของบานพับที่ยืดหยุ่นด้วยโครงสร้างรูปตัววีทฤษฎีการซ้อนทับและวิธีการจัดวางสมมาตรซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากบานพับที่ยืดหยุ่นจากต่างประเทศ การศึกษาแนวคิดได้ดำเนินการเพื่อออกแบบบานพับที่ยืดหยุ่นนี้สร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และวิเคราะห์ประสิทธิภาพ การวิเคราะห์วิธีการ จำกัด องค์ประกอบแสดงให้เห็นว่าวิธีการออกแบบเพิ่มความยืดหยุ่นของบานพับโดยการยืดส่วนของส่วนลดความเครียดที่อยู่ตรงกลางและความเครียดสูงสุดส่งผลให้มุมการหมุนสูงสุดประมาณ 16 °ซึ่งเป็นศูนย์กลางสูงสุดของ 3.557 μmและความเครียดสูงสุด 499.8 MPa ผลลัพธ์เหล่านี้ยืนยันคุณค่าในทางปฏิบัติของบานพับ

ปัจจุบันเซ็นเซอร์ระยะไกลอวกาศอวกาศส่วนใหญ่ใช้วิธีการประกบ TDICCD เพื่อให้ได้อาร์เรย์สายยาว อย่างไรก็ตามวิธีนี้ขาดการชดเชยการเคลื่อนไหวของภาพนำไปสู่การลดลงอย่างมีนัยสำคัญในความละเอียดของภาพ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการชดเชยการเคลื่อนไหวของภาพ การชดเชยการเคลื่อนไหวของภาพเชิงกลและการชดเชยทางอิเล็กทรอนิกส์เป็นสองวิธีทั่วไป บทความนี้มุ่งเน้นไปที่การควบคุมแบบเรียลไทม์ของการหมุนของอุปกรณ์ TDICCD เพื่อให้ได้ค่าชดเชยการเคลื่อนไหวของภาพ กลไกการหมุนทั่วไปไม่สามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดที่แม่นยำในอวกาศซึ่งจำเป็นต้องมีการพัฒนาบานพับที่ยืดหยุ่นโดยไม่มีช่องว่างไม่มีแรงเสียดทานไม่มีการหล่อลื่นและความละเอียดสูง บานพับที่พัฒนาขึ้นในบทความนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบกล้องที่เฉพาะเจาะจงซึ่งต้องการมุมการหมุน 6-8 °กึ่งกลางดริฟท์ไม่เกิน 10 μmและขนาดภายใน 40 มม. × 60 มม.

การออกแบบบานพับที่ยืดหยุ่น:

มีการแนะนำการออกแบบบานพับที่ยืดหยุ่นโดยทั่วไปหลายแบบรวมถึงบานพับที่ยืดหยุ่นซึ่งมีความยืดหยุ่นบานพับบานพับแบบแยกท่อและบานพับที่ยืดหยุ่นได้ฟรี ในขณะที่บานพับเหล่านี้มีความยืดหยุ่นที่ดีและมุมการหมุนที่หลากหลาย ลักษณะทั่วไปของบานพับเหล่านี้คือการใช้กกหลายตัวเพื่อการเสียรูปทำให้การเสียรูปแบบเข้มข้นผ่านความยืดหยุ่นแบบกระจาย อย่างไรก็ตามความเสถียรของโครงสร้างของการกำหนดค่าหลายรีดนั้นยากที่จะให้แน่ใจว่าในสภาพแวดล้อมของอวกาศ ดังนั้นจึงมีการเน้นความจำเป็นในการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อใช้ส่วนประกอบเหล่านี้กับอวกาศ เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้มีการเสนอการออกแบบบานพับที่ยืดหยุ่นของผีเสื้อใหม่โดยรวมการออกแบบรูปตัววีและโครงสร้างสมมาตรซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากบานพับที่ยืดหยุ่นแบบล้อ

การวิเคราะห์บานพับที่ยืดหยุ่นของผีเสื้อ:

แบบจำลองทางเรขาคณิตของบานพับที่ยืดหยุ่นของผีเสื้อถูกวิเคราะห์โดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ บานพับประกอบด้วยบานพับที่เชื่อมต่อถึงกันด้วยการออกแบบรูปตัววีทำให้ความยาวเพิ่มขึ้นของหน่วยที่ยืดหยุ่นโดยไม่ลดทอนความหนา การวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าการออกแบบช่วยลดความเครียดได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการกระจายแรงข้ามสี่ส่วนและการใช้เวกเตอร์การชดเชยเพื่อลดการดริฟท์กลาง ความเครียดสูงสุดคือประมาณ 499.8 MPa ภายในช่วงความเครียดที่อนุญาตของวัสดุที่เลือก บานพับบรรลุมุมการหมุน 8 °และดริฟท์กลางที่ 3.557 μmตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ ความสัมพันธ์ระหว่างรัศมีและการดริฟท์ตรงกลางยังถูกตรวจสอบด้วยรัศมี 17 มม. ถือว่าดีที่สุดสำหรับการออกแบบบานพับ นอกจากนี้การวิเคราะห์เผยให้เห็นความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างแรงและการกระจัดทำให้สามารถควบคุมมุมการหมุนได้อย่างแม่นยำ

โดยสรุปแล้วบานพับที่มีความยืดหยุ่นขนาดใหญ่รูปแบบใหม่ได้รับการออกแบบโดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์และการวิเคราะห์ประสิทธิภาพของมัน การออกแบบรูปตัววีที่เสนอทฤษฎีการซ้อนทับและเค้าโครงสมมาตรส่งผลให้ความยืดหยุ่นเพิ่มขึ้นลดลงกลางดริฟท์และความเครียด บานพับบรรลุมุมการหมุนสูงสุด 16 °ซึ่งเป็นศูนย์กลางการดริฟท์สูงสุด 3.557 μmและความเครียดสูงสุด 499.8 MPa ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ การวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างการเคลื่อนที่ของแรงต่อไปยืนยันถึงความยืดหยุ่นเชิงเส้นที่ยอดเยี่ยมของบานพับ โดยรวมแล้วบานพับที่พัฒนาแล้วจัดแสดงคุณค่าในทางปฏิบัติและสามารถนำไปใช้ในสถานการณ์ต่าง ๆ เช่นพิธีเปิดนิทรรศการทางธุรกิจและการส่งเสริมผลิตภัณฑ์