Análisis de trayectoria para mecanismos híbridos rígidos-flexibles
Autores: Altuzarra, Oscar; Solanillas, David Manuel; Amezua, Enrique; Petuya, Victor
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Análisis de trayectoria para mecanismos híbridos rígidos-flexibles
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Mecanismos híbridos
Mecanismos rígido-flexibles
Mecanismo complaciente
Métodos de modelado
Modelo de varilla de Cosserat
Modelo de varilla de Kirchhoff
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los mecanismos híbridos rígido-flexibles son un tipo de mecanismo adaptable que combina elementos rígidos y flexibles, siendo que su movilidad se debe a articulaciones de cuerpo rígido y la flexibilidad relativa de varillas flexibles. Dos de los métodos de modelado de varillas flexibles son el modelo de varilla Cosserat y su simplificación, el modelo de varilla Kirchhoff. Ambos presentan un sistema de ecuaciones diferenciales que deben resolverse junto con las restricciones de contorno de la varilla, lo que lleva a un problema de valores límite (PVL). En este trabajo, se aplican dos métodos para resolver este PVL y analizar la influencia de cargas externas en el movimiento de mecanismos adaptables híbridos. Primero, se utiliza un método de disparo (SM) para integrar directamente la forma de la varilla flexible y las fuerzas que aparecen en ella. Luego, se lleva a cabo una integración con integrales elípticas (EI) para resolver el espacio de trabajo del elemento adaptable, considerando su modo de pandeo. Aplicando ambos métodos, se desarrolla un algoritmo que obtiene el locus de todas las trayectorias posibles del punto acoplador del mecanismo y detecta el cambio de modo de pandeo. Este algoritmo también permite calcular todos los circuitos posibles del mecanismo. Así, se demuestra el rendimiento de este método dentro del análisis de trayectorias de mecanismos.
Descripción
Los mecanismos híbridos rígido-flexibles son un tipo de mecanismo adaptable que combina elementos rígidos y flexibles, siendo que su movilidad se debe a articulaciones de cuerpo rígido y la flexibilidad relativa de varillas flexibles. Dos de los métodos de modelado de varillas flexibles son el modelo de varilla Cosserat y su simplificación, el modelo de varilla Kirchhoff. Ambos presentan un sistema de ecuaciones diferenciales que deben resolverse junto con las restricciones de contorno de la varilla, lo que lleva a un problema de valores límite (PVL). En este trabajo, se aplican dos métodos para resolver este PVL y analizar la influencia de cargas externas en el movimiento de mecanismos adaptables híbridos. Primero, se utiliza un método de disparo (SM) para integrar directamente la forma de la varilla flexible y las fuerzas que aparecen en ella. Luego, se lleva a cabo una integración con integrales elípticas (EI) para resolver el espacio de trabajo del elemento adaptable, considerando su modo de pandeo. Aplicando ambos métodos, se desarrolla un algoritmo que obtiene el locus de todas las trayectorias posibles del punto acoplador del mecanismo y detecta el cambio de modo de pandeo. Este algoritmo también permite calcular todos los circuitos posibles del mecanismo. Así, se demuestra el rendimiento de este método dentro del análisis de trayectorias de mecanismos.