内置式平面抗拉柔性铰链的建模及分析

针对内置式LET(Lamina Emergent Torsion)柔性铰链轴向抗拉刚度低的问题,提出了一种内置式平面抗拉柔性铰链。首先全面考虑铰链各部分的变形特点,设计了内置式平面抗拉柔性铰链的结构形式;其次利用弹簧刚度模型推导了该柔性铰链弯曲等效刚度与抗拉等效刚度的理论计算模型,并通过设计实例的有限元仿真分析结果和理论计算值的对比,验证了上述理论模型的正确性;最后,将内置式LET柔性铰链和内置式平面抗拉柔性铰链的弯曲刚度及抗拉刚度进行比较。结果表明,在结构参数相近的前提下内置式平面抗拉柔性铰链的弯曲刚度仅是内置式LET柔性铰链的1.179倍,但抗拉刚度在其57.821~89.496倍之间。这意味着,内置式平面抗拉柔性铰链的抗拉刚度在弯曲刚度没有明显变化的情况下有显著提高。该铰链的性能完全与预期相符。