12、正交平面弹簧的柔顺性验证与应用研究

正交平面弹簧的柔顺性验证与应用研究

1. 基于多体有限元分析的正交平面弹簧柔顺性验证

在对正交平面弹簧的研究中，为了评估其空间柔顺性能，采用了有限元模拟（FEM）的方法。由于在之前的分析建模中存在一些假设，如假设基座和功能平台为刚性，因此采用了基于多体的模拟方法。在这种方法中，细长梁被建模为柔性部件，而其他部分则为刚性部件，这样在加载过程中只有柔性梁会发生变形。

FEM模拟是在ANSYS静态结构分析环境中进行的，材料属性遵循3D打印中使用的VisiJet EX200塑料的规格，以确保与后续的实验测试一致。

设计了四组具有不同几何参数的平面弹簧模型，具体参数如下表所示：
| 组 | 固定参数 (mm) | 可变参数 | 值范围 |
| — | — | — | — |
| A | m = -9, n = 9 | d/L | [0.1, 0.8] |
| B | m = -9, n = 9 | d/L | [0.1, 0.8] |
| C | d = 3.6, n = 9 | m/L | [-0.8, 0.6] |
| D | d = 3.6, m = 7.2 | n/L | [-0.8, 0.8] |

加载和边界条件为：每个分支的外梁端部固定在地面上，在功能平台上施加负载，负载的最大值需确保产生的最大应力不超过材料的拉伸强度。

为了估计柔顺性元素Cbi（i = 1, …, 4），施加相应的负载类型，包括侧向力、线性平面外力、弯矩和扭矩。记录产生的变形，以获得柔顺性比率Cb2/Cb1和Cb3/Cb4，并与分析模型进行比较。比较结果表明，FEM模拟与相关分析值接近，大多数配置的差异值保持在