倒圆角直梁型柔性铰链疲劳寿命分析与研究

【摘要】进入21世纪以来,由于经济全球化带来的影响,人们对所用产品安全性的要求也越来越高,人们要求所用产品具有更好的持久性和更高的可靠性。因此,针对人们日益增长的物质文化需求,工业界开始越发的重视产品的质量。这些产品的使用寿命必须与产品的规定寿命保持一致,这也就需要很多的试验样品来进行产品的疲劳实验,这样才能保证产品的质量和使用寿命。柔顺机构的运动过程实际上是其柔性构件的变形过程,对于一些简单的柔顺机构来说,所需要的动作只有一次,只需要柔性构件的一次变形,因此,利用材料力学中的静态失效理论就可以分析其疲劳寿命。然而,我们通常所使用的一些柔顺机构,需要柔性构件发生上万次的变形。反复的运动会使柔性构件中产生交变应力,交变应力在远低于极限应力时都可能发生疲劳失效,又因为柔性铰链是柔顺机构最薄弱的环节,很容易因为疲劳失效导致产品破坏,这正是我们所不期望发生的。因此,通过理论和实验来分析柔性铰链的疲劳寿命是十分重要的。本文以倒圆角直梁型柔性铰链作为研究对象。首先,利用有限元分析方法结合临界面疲劳准则,建立了其疲劳寿命分析模型,并采用二分法对模型进行了求解；然后,通过疲劳寿命仿真试验,得到了其疲劳寿命曲线和单个因素对疲劳寿命的影响；最后,重点研究了驱动力、厚度、半径和宽度对其疲劳寿命的影响。设计了正交试验,通过正交试验数据分析,结果表明驱动力、厚度、半径三个参数对疲劳寿命的影响分别是高度显著、高度显著、较显著的,宽度是不显著的,影响程度由大到小依次为厚度、驱动力、半径和宽度。本文的研究工作可以为柔性铰链的设计提供支持,避免了设计过程中不合理的寿命分布,这对于柔顺机构的研究和发展具有重要意义。
【作者】肖圣龙；
【导师】徐小明；
【作者基本信息】广东工业大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】柔顺机构；倒圆角直梁型柔性铰链；疲劳寿命；正交试验设计；

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