論文開題報告書：基于ANSYS多物理場的URPM3R3T-4系統(tǒng)索流固耦合分析

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學(xué)院：　機電及自動化學(xué)院　　　　　　　　專業(yè)班級：　　　　08測控1班　

課題名稱 基于ANSYS多物理場的URPM3R3T-4系統(tǒng)索流固耦合分析

1、 本課題的的研究目的和意義：

傳統(tǒng)機械式微位移技術(shù)中，由于存在著較大的間隙和機械摩擦， 以致使運動靈敏度和定位精度都很難達(dá)到很高的要求 。而柔性鉸鏈?zhǔn)轿⑽灰茩C構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、無機械摩擦、無間隙、無爬行、機械諧振頻率高、抗震動干擾能力強等優(yōu)點，采用壓電陶瓷驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動則很容易實現(xiàn)高分辨率的位移 。 近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者在這一方面做出了大量研究工作， 如：Musa Jouaneh 、Chunyong Yin。 等利用柔性鉸鏈設(shè)計了各種微定位機構(gòu)，這些機構(gòu)大多是由單、雙平行四桿機構(gòu)構(gòu)
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體積小、無機械摩擦、無間隙的柔性鉸鏈。隨后柔性鉸鏈在支撐結(jié)構(gòu)、連接結(jié)構(gòu)、挑戰(zhàn)機構(gòu)和測量儀器中得到廣泛應(yīng)用，并日益成熟。70年代末，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局引入了柔性鉸鏈機構(gòu)以放大壓電驅(qū)動器的位移，使其設(shè)計的工作臺既具有亞微米級的位移分辨率，又具有相對較大的行程。
1978年美國國家標(biāo)準(zhǔn)局開發(fā)了一個微定位工作臺并用于光掩模的線寬測量。為了恩你工作光學(xué)和電子顯微鏡中使用，要求工作臺結(jié)構(gòu)緊湊并能在真空中使用。工作臺采用了壓電元件驅(qū)動，柔性鉸鏈機構(gòu)進(jìn)行位移放大的方案。壓電元件在低頻工作時的能量耗散為零，因此工作臺在沒有內(nèi)部熱源。工作臺可在50lm的工作范圍內(nèi)，以1nm或更高的分辨率將物體線性定位。工作臺還被用于其他顯微物體，如生物細(xì)胞、空氣污染顆粒和石棉纖維的尺寸精密測量。
由于我國柔性鉸鏈技術(shù)起步較晚，因此早期很多技術(shù)借鑒國外技術(shù)。在90年代初，我國柔性鉸鏈技術(shù)才得以應(yīng)用和研究。如清華大學(xué)用柔性鉸鏈—電致伸縮微位移驅(qū)動器的兩個_度微動工作臺（1992年獲得國家教委科技進(jìn)步獎），它可以簡化成兩個分別進(jìn)行*，y向的運動的平行四連桿機構(gòu)。該工作臺的技術(shù)指標(biāo)為：尺寸范圍13cm*10cm*2cm，行程范圍0-10um，定位精度3σ≤（＋－0.03）um。
就目前而言，由柔性鉸鏈構(gòu)成的微動工作臺并結(jié)合壓電陶瓷驅(qū)動的微位移系統(tǒng)占據(jù)主導(dǎo)地位。這種微動工作臺不僅控制簡單，而且可以很容易實現(xiàn)亞微米甚至是納米級的精度，同時不產(chǎn)生噪聲，不發(fā)熱，可于各種介質(zhì)環(huán)境工作，是精密機械中理想的微位移結(jié)構(gòu)。


3、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：

研究內(nèi)容一 柔性鉸鏈位移放大原理
成果形式 機構(gòu)設(shè)計
研究內(nèi)容二 CAD制圖
成果形式 機構(gòu)坐標(biāo)系的建立和構(gòu)建3D CAD模型
研究內(nèi)容三 如何利用ANSYS對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析
成果形式 利用ANSYS對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析判斷其合理性
4、擬解決的關(guān)鍵問題：

1.利用柔性鉸鏈進(jìn)行位移放大的結(jié)構(gòu)設(shè)計；
2.CAD制圖
3.并利用ANSYS多物理場模塊對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靜力分析，






5、研究思路、方法和步驟：



（1）了解柔性鉸鏈位移放大原理

（2）建立機構(gòu)模型 構(gòu)建3D CAD模型

（3）利用ANSYS進(jìn)行應(yīng)力分析








6、本課題的進(jìn)度安排：

第1-3 周 文獻(xiàn)翻譯；了解柔性鉸鏈的位移放大工作原理。

第4-10 周 CAD制圖；熟悉CAD軟件及有限元分析法。

第11-15 周 設(shè)計柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)，建立系統(tǒng)的模型并進(jìn)行計算和測試。

第16 周 論文，準(zhǔn)備答辯

7、參考文獻(xiàn)：

[1]劉德忠，許意華，費仁元，等．柔性鉸鏈放大器的設(shè)計與加工技術(shù)[J]．北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2001，6(2) ……（未完，全文共3103字，當(dāng)前僅顯示1567字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題報告書：基于ANSYS多物理場的URPM3R3T-4系統(tǒng)索流固耦合分析》）