کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5016077 1464964 2017 53 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A constraint model for beam flexure modules with an intermediate semi-rigid element
ترجمه فارسی عنوان
یک مدل محدود برای ماژول های خمشی پرتو با عنصر نیمه سیمی متوسط
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
مکانیزم های سازگار با استفاده از تغییر شکل الاستیک تیرهای تشکیل دهنده خود، حرکت هدایت می کنند. این پرتوها معمولا از طریق یک عنصر متوسط ​​برای تنظیم سفتی در حرکت و همچنین جهت های کششی، سخت تر می شوند. به خاطر ساده بودن، استحکام این عنصر متوسط ​​همیشه فرض شده است که بی نهایت، در حالی که در شرایط عملی، آن را به یک تطابق محدود است. بنابراین هدف این مقاله بررسی رابطه بارگذاری استاتیک غیر خطی ماژول های خمشی بر پایه پرتو با عنصر نیمه سفتی متوسط ​​است. اصل کار مجازی همراه با بیان غیرخطی فون کارمن از انرژی کششی برای به دست آوردن معادلات دیفرانسیل که در رفتار رفتار غیرخطی یک پرتو خمشی با سفت کننده متوسط ​​و همچنین شرایط مرزی سینماتیک و طبیعی مطابق است، استفاده می شود. سپس این معادلات به صورت تحلیلی حل می شوند و فرم های فرم بسته برای جابجایی نقطه انتهایی پرتو از لحاظ نیروها و لحظه های اعمال شده بر روی پرتو ارائه می شوند. همچنین بیان فرم بسته شده برای انرژی باربری غیر خطی پرتو از نظر جابجایی نقطه پایان آن مشتق شده است. این اصطلاحات برای مدل سازی رفتار غیرخطی جابجایی غیرخطی یک ماژول انعطاف پذیر مسطح عمومی استفاده می شود. مدل های ارائه شده با استفاده از شبیه سازی عناصر محدود غیر خطی و توافق های عالی مشاهده می شوند. شبیه سازی های حاصل نشان می دهد که عدم توجه به انعطاف پذیری عناصر میانی در ماژول های خمشی ممکن است اشتباهات قابل توجهی در پیش بینی حرکت های خطا و سختی مکانیسم های سازگار ایجاد کند. انتظار می رود که دانش حاصل از این تلاش ها یک کار دقیق تر برای تجزیه و تحلیل استاتیک و پویا از ماژول های خمشی پیچیده تر ارائه دهد و طراحان را با گزینه های طراحی مطلوب تر برای مکانیسم های سازگار ارائه دهد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی مکانیک
پیش نمایش مقاله
یک مدل محدود برای ماژول های خمشی پرتو با عنصر نیمه سیمی متوسط
چکیده انگلیسی
Compliant mechanisms provide guided motion by utilizing the elastic deformation of their constitutive beams. These beams are usually stiffened via an intermediate element to help adjusting the stiffness in the motion as well as the bearing directions. For the sake of simplicity, the rigidity of this intermediate element has always been assumed to be infinite, while in practical situations, it has a finite compliance. So the objective of this paper is to study the nonlinear static load-displacement relationships of beam-based flexure modules with an intermediate semi-rigid element. The principle of virtual work along with nonlinear von-Karman expression of the strain energy is utilized to obtain the differential equations governing the nonlinear static behavior of a flexure beam with intermediate stiffener as well as the corresponded kinematic and natural boundary conditions. These equations are then solved analytically and closed form expressions are provided for the end point displacement of the beam in terms of the end forces and moments applied to the beam. Also a closed form expression is derived for the nonlinear strain energy of the beam in terms of its end point displacements. These expressions are utilized to model the nonlinear load-displacement behavior of a general parallelogram flexure module. The presented models are verified using nonlinear finite element simulations and excellent agreements are observed. The resulting simulations reveal that lack of consideration of the flexibility of the intermediate elements in flexure modules may induce significant inaccuracies in prediction of the error motions and stiffness of compliant mechanisms. The resulting knowledge from this effort is expected to provide a more precise frame work for the static and dynamic analysis of more complex flexure modules and provide the designers with more optimum design options for the compliant mechanisms.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Journal of Mechanical Sciences - Volume 122, March 2017, Pages 167-183
نویسندگان
, ,