การวิจัยเกี่ยวกับพื้นฐานทางทฤษฎีของการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบของบานพับที่ยืดหยุ่นและกลไกร่างกายที่ยืดหยุ่น1

บทคัดย่อ: งานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่การศึกษาเมทริกซ์ความยืดหยุ่นของบานพับโค้งโค้งมนแบบโค้งมนตรง วิธีการคำนวณเชิงวิเคราะห์สำหรับการเสียรูปในระนาบของบานพับนั้นได้มาจากทฤษฎีคานคาน แบบจำลองการวิเคราะห์แบบวงปิดสำหรับเมทริกซ์ความยืดหยุ่นถูกสร้างขึ้นและสูตรการคำนวณที่ง่ายขึ้นสำหรับเมทริกซ์ความยืดหยุ่นนั้นมีให้เมื่อพิจารณารัศมีมุมและความหนาของบานพับ นอกจากนี้โมเดลองค์ประกอบ จำกัด ของบานพับได้รับการพัฒนาเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองการวิเคราะห์ ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ระหว่างค่าการวิเคราะห์และการจำลองของพารามิเตอร์เมทริกซ์ความยืดหยุ่นจะถูกวิเคราะห์สำหรับพารามิเตอร์โครงสร้างบานพับที่แตกต่างกัน ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าแบบจำลองการวิเคราะห์นั้นถูกต้องและข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สามารถควบคุมได้ภายในขีด จำกัด ที่ยอมรับได้

บานพับที่ยืดหยุ่นนั้นใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำเนื่องจากข้อดีของความละเอียดการเคลื่อนไหวสูงไม่มีแรงเสียดทานและกระบวนการผลิตที่เรียบง่าย บานพับเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการเสียรูปแบบยืดหยุ่นของตนเองในการส่งหรือแปลงการเคลื่อนไหวแรงหรือพลังงานไม่จำเป็นต้องใช้ส่วนประกอบที่เข้มงวด พารามิเตอร์สำคัญของบานพับที่ยืดหยุ่นส่งผลโดยตรงต่อลักษณะแบบไดนามิกและความแม่นยำในการวางตำแหน่งสิ้นสุด การวิจัยก่อนหน้านี้ได้มุ่งเน้นไปที่บานพับที่ยืดหยุ่นประเภทต่าง ๆ แต่มีการศึกษาที่ จำกัด ในการศึกษาแบบโค้งมนแบบโค้งมนตรง บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเติมเต็มช่องว่างการวิจัยนี้โดยศึกษาเมทริกซ์ความยืดหยุ่นของบานพับดังกล่าว

1. เมทริกซ์ความยืดหยุ่นของบานพับที่มีความยืดหยุ่น:

บานพับที่มีความยืดหยุ่นแบบโค้งมนตรงเป็นโครงสร้างแผ่นที่มีมุมโค้งมนเพื่อหลีกเลี่ยงความเข้มข้นของความเครียด พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของบานพับรวมถึงความสูงความยาวความหนาและรัศมีเนื้อ แบบจำลองการวิเคราะห์แบบวงปิดสำหรับเมทริกซ์ความยืดหยุ่นของบานพับถูกสร้างขึ้นตามวิธีการคำนวณเชิงวิเคราะห์ที่ได้รับสำหรับการเสียรูปในระนาบ พารามิเตอร์เมทริกซ์ความยืดหยุ่นจะถูกวิเคราะห์สำหรับพารามิเตอร์โครงสร้างบานพับที่แตกต่างกันและคำนวณข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ระหว่างค่าการวิเคราะห์และการจำลอง

2. การตรวจสอบองค์ประกอบ จำกัด ของเมทริกซ์ความยืดหยุ่น:

เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองการวิเคราะห์รูปแบบองค์ประกอบ จำกัด ของบานพับถูกสร้างขึ้นโดยใช้ซอฟต์แวร์ UGNX Nastran ผลการจำลองของบานพับที่โหลดด้วยแรง/โมเมนต์จะถูกนำมาเปรียบเทียบกับค่าการวิเคราะห์ ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ระหว่างค่าการวิเคราะห์และการจำลองของพารามิเตอร์เมทริกซ์ความยืดหยุ่นถูกวิเคราะห์สำหรับอัตราส่วนที่แตกต่างกันของความยาวบานพับต่อความหนา (L/T) และรัศมีมุมถึงความหนา (R/T)

2.1 เอฟเฟกต์ของ L/T ต่อพารามิเตอร์เมทริกซ์ความยืดหยุ่น:

ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ระหว่างค่าการวิเคราะห์และการจำลองของพารามิเตอร์เมทริกซ์ความยืดหยุ่นพบว่าอยู่ภายใน 5.5% เมื่ออัตราส่วน l/t มากกว่าหรือเท่ากับ 4 สำหรับอัตราส่วนที่น้อยกว่า 4 ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์จะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากข้อ จำกัด ของสมมติฐานลำแสงเรียว ดังนั้นแบบจำลองการวิเคราะห์แบบวงปิดจึงเหมาะสำหรับบานพับที่มีอัตราส่วน L/T ที่ใหญ่ขึ้น

2.2 เอฟเฟกต์ของ R/T ต่อพารามิเตอร์เมทริกซ์ความยืดหยุ่น:

ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ระหว่างค่าการวิเคราะห์และการจำลองของพารามิเตอร์เมทริกซ์ความยืดหยุ่นเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของอัตราส่วน r/t สำหรับอัตราส่วนระหว่าง 0.1 และ 0.5 ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สามารถควบคุมได้ภายใน 9% สำหรับอัตราส่วนระหว่าง 0.2 และ 0.3 ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สามารถควบคุมได้ภายใน 6.5%

2.3 เอฟเฟกต์ของ R/T ต่อพารามิเตอร์เมทริกซ์ความยืดหยุ่นที่ง่ายขึ้น:

สูตรการวิเคราะห์ที่ง่ายขึ้นสำหรับพารามิเตอร์เมทริกซ์ความยืดหยุ่นมีให้พิจารณาอัตราส่วน R/T ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ระหว่างค่าการวิเคราะห์ที่ง่ายขึ้นและค่าการจำลองจะเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มอัตราส่วน R/T สำหรับอัตราส่วนระหว่าง 0.3 และ 0.2 ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สามารถควบคุมได้ภายใน 9% และ 7% ตามลำดับ

แบบจำลองการวิเคราะห์แบบวงปิดที่พัฒนาขึ้นของเมทริกซ์ความยืดหยุ่นสำหรับบานพับโค้งโค้งมนแบบโค้งมนตรงนั้นให้พื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพของบานพับและกลไกที่ยืดหยุ่น ความแม่นยำของแบบจำลองได้รับการตรวจสอบผ่านการจำลององค์ประกอบ จำกัด และข้อผิดพลาดสัมพัทธ์อยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้สำหรับพารามิเตอร์โครงสร้างบานพับที่แตกต่างกัน การวิจัยครั้งนี้มีส่วนช่วยในการทำความเข้าใจและการประยุกต์ใช้บานพับโค้งงอแบบโค้งมนตรงในอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำต่างๆ