椭圆横断截面新型双轴柔性铰链设计及分析

现有同位正交复合缺口双轴柔铰存在矩形横断截面锐边结构,增大了应力集中效应,且无法通过优化纵向缺口轮廓来消除。为此,提出一类椭圆横断截面新型双轴柔铰。首先以圆弧缺口为对象,构建该类柔铰的参数化结构模型;然后基于卡氏第二定理建立其柔度及最大应力理论模型,通过有限元分析验证模型的有效性,基于此,实现了柔度及应力集中特性分析;最后通过实验测试验证了柔铰的柔度性能。结果表明,椭圆横断截面型双轴柔铰具备两向各异柔度,可从本质上避免锋利锐边结构,降低应力集中效应,与具有相同缺口结构的矩形横断截面型双轴柔铰相比,工作能力可提高47.9%,该类柔铰结构拓展了现有缺口型柔铰的基本类型。

Cartwheel型双轴柔性铰链设计

针对精密光学仪器对光学元件柔性支撑的需求,提出了由带圆角的短直梁复合组成的Cartwheel型双轴柔性铰链,并利用无量纲设计图研究了设计方法。首先,基于对Cartwheel双轴柔性铰链的参数化有限元分析进行多项式拟合,建立了其刚度、应力等力学指标的无量纲设计图。针对光学仪器的工程需要,利用该无量纲设计图进行了实例设计,并利用有限元分析对其进行了实验验证。搭建了光学测试平台,对设计实例的转动刚度进行了测量。结果显示:有限元分析结果、实验测量数据与设计结果符合得较好,最大相对误差为10.1%。使用无量纲设计图方法作为设计工具,设计者可根据对带圆角短直梁复合组成的Cartwheel型双轴柔性铰链的刚度、转角行程、最大应力与结构重量等要求,确定其几何尺寸,从而方便、快速、准确地满足设计要求。

双轴柔性铰链柔度的设计计算

文章利用能量法推导了双轴柔性铰链柔度的系列设计计算公式,在此基础上得到了常用的直圆双轴柔性铰链柔度的设计计算公式。针对多个不同尺寸的双轴柔性铰链,采用推出的计算公式、J.M.Paros公式进行计算,2种计算方法的结果吻合很好,由此说明了推出的计算公式的正确性和简洁性。

双轴柔性铰链转动柔度的计算与分析

利用力学和微积分基本公式推导了双轴柔性铰链转动柔度的一般设计计算公式.在此基础上得到了常用的直圆双轴柔性铰链转动柔度的设计计算公式.利用该公式定量地分析了柔性铰链参数对转角柔度的影响.同时针对多个不同尺寸的直圆双轴柔性铰链,采用推出的公式、Paros公式和有限元法进行计算,三种计算方法的结果吻合很好.由此说明了推出的计算公式的正确性和简洁性.

双轴椭圆柔性铰链的设计计算

利用矩阵论、能量法、卡氏第二定理和微积分的知识推导出了双轴椭圆柔性铰链设计计算公式,并用有限元分析方法对所推导的公式进行了验证。实际应用和ANSYS软件分析的结果表明了所推导的双轴椭圆柔性铰链的柔度计算公式是正确的,是可以用于实际双轴椭圆柔性铰链的设计计算的。

双轴直圆柔性铰链的柔度计算(英文)

柔性铰链具有体积小、无机械摩擦、无间隙、运动平稳无需润滑等特点,被广泛应用于多种仪器仪表中,获得了极高的精度和稳定性.柔性铰链设计的关键是柔度的计算.本文基于矩阵论、能量法、卡氏第二定理和微积分等知识推导出了双轴直圆柔性铰链设计的柔度计算公式;利用Visual C++6.0编制了其计算软件,通过修改几何参数,可以直观地看到用解析法所求得的各个柔度,便于双轴直圆柔性铰链几何参数的反复修改设计;运用有限元ANSYS11.0分析方法对计算公式进行了验证,结果表明本文推导的双轴直圆柔性铰链的柔度计算公式是正确的,可以用于实际双轴直圆柔性铰链的设计计算.

用MSC.Patran快速建立双轴柔性铰链六面体有限元模型

有限元模型的建立是工程分析中的重要步骤之一。在对实体模型进行分析时,通常要先进行Tet(四面体单元)划分来初步求解。但根据有限元法理论,Tet模型求解的精度不高,而Hex(六面体单元)模型具有更高的求解精度。因此对于一些对分析精度要求较高的结构,还需进行Hex划分以精确求解。本文将介绍如何在Patran环境中对双轴柔性铰链进行六面体快速建模。

装配式模块化折叠集成房屋研究及应用

针对目前装配式折叠房屋密闭性和保温性相对较差,构件种类繁多导致标准化程度低、工厂预制化程度较高的模块体积较大导致运输成本上升、集成化程度低等问题展开研究,结合工程实际,采用标准模块技术、折叠技术、高度集成技术、封堵模块和转角模块技术。详细介绍装配式模块化折叠集成房屋的标准模块划分、铰链连接、封堵模块和角件模块等技术。

基于真空自位密封的KM6水平舱舱门系统研制

KM6水平舱舱门是为"人-船-服"热真空联合试验的任务要求而定的,是人员进出舱内的重要通道。在KM6水平舱各舱体上设置相应的气压平衡装置,以使方形舱门能在真空条件下转动或平动开闭。门轴装置采用双轴铰链机构,开启灵活,联动锁紧机构可靠,使得舱门法兰结构形成可靠的真空自位密封。结果表明:该舱门系统经受了KM6水平舱联合调试和"神舟六号"飞船轨道舱泄复压试验的考验,各项技术指标均满足要求,实现了真空条件下的快速开启和有效的自位密封,达到了研制目的。

一种新型双轴半椭圆弹性铰链的设计

运用参数化设计软件Pro/M,分析比较了半椭圆弹性铰链和其他类型弹性铰链的性能特征。同时提出了一种双轴半椭圆弹性铰链,在其他参数保持不变且定绞长的条件下,弹性变形随着绞间距的增加(椭圆长半轴相应减少,其长短轴之比减小)而增加,由此引起的应力也增加。

一种基于新型双轴圆弧铰链的二维FBG加速度传感器

为了实现大跨度桥梁中拉索构件的二维(two-dimensional, 2D)振动信号高精度测量,本文设计并研究了一种小型化的新型2D光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)加速度传感器,以解决现有FBG加速度传感器体积与质量较大的问题。所设计的FBG加速度传感器主要由含有质量块的双轴圆弧铰链、4个固定支架,以及刻有4段阵列FBG的光纤组成。通过建立FBG加速度传感器的动力学普遍方程,得到灵敏度与固有频率的理论数值,另外辅以Abaqus软件对其进行有限元仿真以验证理论推导的结果。实验测试数据表明,FBG加速度传感器的固有频率约为500 Hz,双FBG的布置使其灵敏度可以达到595.2 pm/g,此外对称推挽的圆弧铰链设计还具有优异的横向抗干扰和温度自补偿性能。最后以某中承式钢管混凝土拱桥为实际工程案例,使用所设计的2D FBG加速度传感器实现了吊索索力的有效测量。

一种温度自补偿的高灵敏度FBG双向倾角传感器

为实现对高铁站房空间网架结构变形的监测,并针对光纤布拉格光栅(FBG)对应钛合金TA2杨氏模量较小等材料特性,本文首次设计了一种圆弧铰链式FBG双向倾角传感器,同时在此基础上进行了理论分析、有限元模拟和传感器性能试验。并进行了结果对比与误差分析。该传感器的敏感结构是双轴圆弧铰链,通过将预拉伸后的FBG粘贴在与圆弧铰链相连的上下基座的导纤槽,实现对被监测对象的倾斜角度双向监测。实验结果表明,该FBG双向倾角传感器的灵敏度为168.43 pm/deg,有效监测范围为±15°,在监测范围内线性相关度可达0.999 9,同时消除了温度影响,适用于温度变化较大且精度要求较高的工作环境,特别是高铁站房顶部网架结构变形的实时监测。