Конструкція методу кінцевих елементів та аналіз продуктивності нового великокутного гнучкого Hinge_hinge Know

Анотація: Розвиток гнучких петель з великою деформацією, невеликим стресом та невеликим центральним дрейфом завжди був складною проблемою у галузі гнучких досліджень шарнірів. У цьому документі представлена ​​нова конструкція гнучкої петлі з V-подібною структурою, теорією суперпозиції та методом симетричного макета, натхненною певним іноземним гнучким шарніром. Було проведено концептуальне дослідження для розробки цього гнучкого шарніра, встановлення математичної моделі та аналізу її ефективності. Аналіз методу кінцевих елементів показав, що метод проектування збільшив гнучкість шарніра шляхом подовження секції, зменшив його центральний дрейф і максимальне напруження, що призводить до максимального кута обертання приблизно 16 °, максимального центрального дрейфу 3,557 мкм та максимального напруги 499,8 МПа, що відповідає початковим вимогам проектування. Ці результати підтверджують практичну цінність шарніра.

В даний час космічні оптичні дистанційні датчики в основному застосовують метод TDICCD, що постукає сплайсингу для досягнення масивів довгих рядків. Однак у цьому методі не вистачає компенсації руху зображення, що призводить до значного зменшення роздільної здатності зображення. Тому необхідна компенсація руху зображення. Компенсація руху механічного зображення та електронна компенсація - це два загальні методи. У цьому документі зосереджено на контролі в режимі реального часу обертання пристрою TDICCD для досягнення компенсації руху зображення. Звичайні механізми оберту не в змозі відповідати точності точності в просторі, що вимагає розробки гнучких петель без розриву, ні тертя, без змащення та високої роздільної здатності. Загарник, розроблений у цій роботі, базується на конкретній конструкції камери, що вимагає кута обертання 6-8 °, центральний дрейф не перевищує 10 мкм, і розміри в межах 40 мм × 60 мм.

Гнучкий дизайн шарніру:

Введено декілька типових гнучких конструкцій шарнірів, включаючи поетапний гнучкий шарнір, гнучкий шарнір з розділеною трубкою та гнучкий шарнір. Хоча ці петлі демонструють хорошу гнучкість і великий діапазон кутів обертання, вони страждають від значного центрального дрейфу, коли піддаються зовнішнім силам. Поширеною характеристикою цих петель є використання множинних очеретів для деформації, досягнення концентрованої деформації за допомогою розподіленої гнучкості. Однак структурна стабільність мультирусних конфігурацій важко забезпечити в космічному середовищі. Тому наголошується на необхідність подальших досліджень для застосування цих компонентів у космос. Для вирішення цих питань пропонується нова гнучка конструкція шарнірів метеликів, що включає конструкцію V-подібної форми та симетричну структуру, натхненну гнучким шарніром типу колеса.

Аналіз гнучкого шарніра метеликів:

Геометрична модель гнучкого шарніра метелика аналізується за допомогою методу кінцевих елементів. Петля складається з взаємопов'язаних петель з V-подібною конструкцією, що дозволяє збільшити довжину гнучкої одиниці без шкоди для його товщини. Аналіз демонструє, що конструкція ефективно зменшує напругу шляхом розподілу сили через чотири частини та впровадження компенсації вектора, щоб мінімізувати центральний дрейф. Максимальне напруження становить приблизно 499,8 МПа, в межах допустимого діапазону напруги обраного матеріалу. Загарник досягає кута обертання 8 ° та центрального дрейфу 3,557 мкм, що відповідає вимогам проектування. Також досліджується взаємозв'язок між радіусом та центральним дрейфом, з радіусом 17 мм вважається оптимальним для конструкції шарніра. Крім того, аналіз виявляє лінійну залежність між силою та переміщенням, що дозволяє точно контролювати кут обертання.

На закінчення, новий тип великокутного гнучкого шарніра розроблений за допомогою методу кінцевих елементів, і його ефективність аналізується. Запропонована V-подібна конструкція, теорія суперпозиції та симетричний планування призводять до підвищення гнучкості, зменшення центрального дрейфу та напруги. Загарник досягає максимального кута обертання 16 °, максимальний центральний дрейф 3,557 мкм та максимальне напруження 499,8 МПа, що відповідає вимогам проектування. Аналіз взаємозв'язку силового переміщення ще більше підтверджує чудову лінійну еластичність шарніра. Загалом, розроблені шарнір демонструють практичну цінність і можуть застосовуватися в різних сценаріях, таких як церемонії відкриття, ділові виставки та акції продуктів.