การคำนวณความยืดหยุ่นและการวิเคราะห์ประสิทธิภาพของไฮบริเอ

เชิงนามธรรม:

บานพับที่มีความยืดหยุ่นได้รับความนิยมอย่างมีนัยสำคัญในสาขาระบบไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (MEMS) บทความนี้แนะนำบานพับที่มีความยืดหยุ่นประเภทใหม่คือบานพับที่ยืดหยุ่นแบบวงกลมแบบเส้นตรงด้านเดียว การใช้ประโยชน์จากทฤษฎีบทที่สองของคาร์ลซึ่งเป็นสูตรการคำนวณสำหรับความยืดหยุ่นของบานพับที่มีความยืดหยุ่นแบบวงกลมและรูปไข่แบบวงรี สูตรที่ได้รับนั้นได้รับการตรวจสอบผ่านการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด และการวิเคราะห์เปรียบเทียบ ผลกระทบของพารามิเตอร์โครงสร้างแต่ละตัวของบานพับที่ยืดหยุ่นแบบไฮบริดด้านเดียวต่อความยืดหยุ่นของมันจะถูกวิเคราะห์ นอกจากนี้การเปรียบเทียบทำด้วยบานพับที่ยืดหยุ่นแบบวงกลมแบบสองด้านแบบสองด้านเพื่อแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการหมุนที่เหนือกว่าและความไวในการโหลดของการออกแบบฝ่ายเดียว ข้อเสนอของบานพับที่มีความยืดหยุ่นแบบไฮบริดฝ่ายเดียวนำเสนอถนนใหม่สำหรับแอปพลิเคชันทางวิศวกรรมที่ต้องการโครงสร้างขนาดกะทัดรัดและการกระจัดขนาดใหญ่

การถือกำเนิดของเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์วิศวกรรมการบินและอวกาศและวิศวกรรมชีวภาพได้เน้นถึงข้อ จำกัด ของกลไกที่เข้มงวดแบบดั้งเดิมในการออกแบบการออกแบบและข้อกำหนดการใช้งาน กลไกที่ยืดหยุ่นให้ข้อได้เปรียบมากมายเช่นขนาดเล็กการขาดแรงเสียดทานเชิงกลไม่มีช่องว่างและความไวต่อการเคลื่อนไหวสูง สิ่งนี้นำไปสู่การใช้งานอย่างกว้างขวางในหลายสาขารวมถึงเครื่องจักรหุ่นยนต์คอมพิวเตอร์การควบคุมอัตโนมัติและการวัดความแม่นยำ องค์ประกอบสำคัญของกลไกที่ยืดหยุ่นคือบานพับที่ยืดหยุ่นซึ่งช่วยลดการเคลื่อนไหวที่หายไปและแรงเสียดทานเชิงกลผ่านการเสียรูปแบบยืดหยุ่นและคุณสมบัติการกู้คืนตนเองช่วยให้สามารถแก้ไขปัญหาการเคลื่อนที่ได้สูงขึ้น บานพับที่มีความยืดหยุ่นแกนเดี่ยวแบ่งออกเป็นรูปทรงต่าง ๆ เช่นอาร์คมุมตะกั่ววงรีวงรีพาราโบลาและไฮเพอร์โบลา ในหมู่พวกเขาประเภทมุมตรงและมุมตะกั่วถูกใช้อย่างกว้างขวางเนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่ายของพวกเขา อย่างไรก็ตามในบางแอปพลิเคชันที่มีพื้นที่ จำกัด บานพับที่ยืดหยุ่นด้านเดียวได้กลายเป็นตัวเลือกที่ต้องการค้นหายูทิลิตี้ในการวัดและการวางตำแหน่งที่แม่นยำ

วิธีการ:

จากการวิจัยดังกล่าวการศึกษาครั้งนี้เสนอบานพับแบบยืดหยุ่นแบบใหม่ที่เรียกว่าบานพับที่ยืดหยุ่นแบบไฮบริดเดียวซึ่งรวมข้อดีของบานพับไฮบริดและบานพับที่ยืดหยุ่นฝ่ายเดียว สูตรการคำนวณความยืดหยุ่นสำหรับบานพับนี้ได้มาจากทฤษฎีบทที่สองของคาร์ลและประสิทธิภาพของมันได้รับการตรวจสอบผ่านการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด การศึกษายังตรวจสอบอิทธิพลของพารามิเตอร์โครงสร้างต่าง ๆ ที่มีต่อความยืดหยุ่นของบานพับ

ผลลัพธ์และการอภิปราย:

สูตรการคำนวณความยืดหยุ่นสำหรับบานพับที่ยืดหยุ่นแบบวงกลมแบบเส้นตรงด้านเดียวแสดงให้เห็นว่าความยืดหยุ่นขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทั้งวัสดุและโครงสร้าง สูตรที่ได้รับแสดงให้เห็นว่าพารามิเตอร์ความยืดหยุ่นนั้นมีสัดส่วนผกผันกับความกว้างของบานพับในขณะที่พารามิเตอร์เช่นรัศมีวงกลมตรงวงรีกึ่งแกน-แกนกึ่งแกนกลางและความหนาต่ำสุดยังมีผลต่อความยืดหยุ่น จากการวิเคราะห์พบว่าความยืดหยุ่นลดลงเมื่อเพิ่มแกนกึ่งปัจจัยสำคัญของวงรีเพิ่มขึ้นเมื่อความหนาต่ำสุดลดลงและเปลี่ยนแปลงไม่เป็นเชิงเส้นด้วยความหนาที่แตกต่างกัน อิทธิพลของความหนาต่ำสุดที่มีต่อความยืดหยุ่นพบว่ามีความสำคัญมากกว่าเมื่อเทียบกับพารามิเตอร์อื่น ๆ

การเปรียบเทียบจะถูกดึงระหว่างบานพับแบบยืดหยุ่นแบบเส้นยืดสายแบบเส้นตรงด้านเดียว ความยืดหยุ่นถูกระบุว่าเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของบานพับที่ยืดหยุ่นและอัตราส่วนความยืดหยุ่นสัมพัทธ์ซึ่งแสดงว่าเป็น CDAY ได้รับการแนะนำเพื่อเปรียบเทียบการออกแบบบานพับทั้งสอง การวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าบานพับที่ยืดหยุ่นแบบไฮบริดฝ่ายเดียวแสดงความสามารถในการหมุนมากขึ้นและความไวในการโหลดเมื่อเทียบกับการออกแบบทวิภาคี ความยืดหยุ่นของบานพับที่ยืดหยุ่นแบบลูกผสมข้างเดียวนั้นสูงกว่าการออกแบบทวิภาคีประมาณ 1.37 เท่า

การศึกษาครั้งนี้นำเสนอการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมเกี่ยวกับบานพับที่ยืดหยุ่นแบบไฮบริดฝ่ายเดียวซึ่งเป็นการออกแบบบานพับที่มีความยืดหยุ่นที่มีความยืดหยุ่นซึ่งมีโครงสร้างขนาดกะทัดรัดและการเคลื่อนที่ขนาดใหญ่ สูตรการคำนวณความยืดหยุ่นที่ได้รับนั้นได้รับการตรวจสอบผ่านการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด แสดงให้เห็นถึงข้อผิดพลาดภายใน 8% มีการวิเคราะห์อิทธิพลของพารามิเตอร์โครงสร้างที่มีต่อความยืดหยุ่นโดยมีความหนาต่ำสุดของบานพับที่ระบุว่าเป็นพารามิเตอร์ที่มีอิทธิพลมากที่สุด นอกจากนี้การเปรียบเทียบกับบานพับที่มีความยืดหยุ่นในระดับทวิภาคีไฮบริดเน้นประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของการออกแบบฝ่ายเดียวในแง่ของความสามารถในการหมุนและความไวในการโหลด บานพับที่มีความยืดหยุ่นแบบไฮบริดด้านเดียวที่เสนอนั้นเปิดโอกาสให้เกิดความเป็นไปได้ใหม่สำหรับการใช้งานด้านวิศวกรรมของบานพับที่ยืดหยุ่นในอุตสาหกรรมต่างๆ