华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2012, Vol. 40 ›› Issue (10): 190-197.doi: 1000-565X(2012)10-0190-08

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柔顺机构疲劳可靠性及损伤识别研究进

张宪民 汪启亮   

  1. 华南理工大学 机械与汽车工程学院∥广东省精密装备与制造技术重点实验室,广东 广州 510640
  • 收稿日期:2012-08-02 出版日期:2012-10-25 发布日期:2012-09-01
  • 通信作者: 张宪民(1964-) ,男,教授,博士生导师,主要从事机构学、精密制造装备与现代控制技术等的研究. E-mail:zhangxm@ scut.edu.cn
  • 作者简介:张宪民(1964-) ,男,教授,博士生导师,主要从事机构学、精密制造装备与现代控制技术等的研究.
  • 基金资助:

    国家杰出青年科学基金资助项目( 50825504) ; 国家自然科学基金委员会( NSFC) -广东省人民政府自然科学联合基金资助项目( U0934004) ; 广东省高等学校珠江学者岗位计划项目( 粤教师函[2010]62 号) ; 国家“863”计划项目( 2012AA050302) ; 粤港关键领域重点突破项目( 2012205122) ; 华南理工大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目( 2012ZP0004)

Research Progress of Fatigue Reliability and Damage Identification of Compliant Mechanisms

Zhang Xian-min  Wang Qi-liang   

  1. School of Mechanical and Automotive Engineering∥Guangdong Province Key Laboratory of Precision Equipment and Manufacturing Technology,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China
  • Received:2012-08-02 Online:2012-10-25 Published:2012-09-01
  • Contact: 张宪民(1964-) ,男,教授,博士生导师,主要从事机构学、精密制造装备与现代控制技术等的研究. E-mail:zhangxm@ scut.edu.cn
  • About author:张宪民(1964-) ,男,教授,博士生导师,主要从事机构学、精密制造装备与现代控制技术等的研究.
  • Supported by:

    国家杰出青年科学基金资助项目( 50825504) ; 国家自然科学基金委员会( NSFC) -广东省人民政府自然科学联合基金资助项目( U0934004) ; 广东省高等学校珠江学者岗位计划项目( 粤教师函[2010]62 号) ; 国家“863”计划项目( 2012AA050302) ; 粤港关键领域重点突破项目( 2012205122) ; 华南理工大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目( 2012ZP0004)

摘要: 柔顺机构靠弹性变形来传递运动或力,因而疲劳是其主要失效模式,但其疲劳性能以及抗疲劳设计方法仍有待进一步研究.文中结合笔者及其课题组的研究成果,介绍了柔顺机构的主要设计方法,在综述名义应力法、局部应力应变法和应力场强法3 种疲劳寿命预测方法的基础上,阐述了直圆型和叶型柔性铰链的疲劳寿命预测模型及尺寸参数对铰链疲劳寿命的影响,总结了柔顺机构疲劳可靠性的分析和优化设计方法,以及基于特征参数分解的柔顺机构损伤识别方法,并指出了柔顺机构疲劳可靠性及损伤识别的未来研究方向.

关键词: 柔顺机构, 疲劳寿命预测, 疲劳可靠性, 损伤识别

Abstract:

As compliant mechanisms transfer motion and force relying on elastic deformation,fatigue becomes the main failure mode of the mechanisms. Therefore,further researches on the fatigue properties and the design against fatigue are necessary for compliant mechanisms. In this paper,based on the research results of the authors and their team,the main design methods of compliant mechanisms are briefly described. Then,through a review of the three main fatigue life prediction approaches,namely,the nominal stress approach, the local stress-strain approach and the stress field intensity approach,the authors introduce the models of fatigue life prediction for right circular flexure hinges and leaf flexure hinges,with emphasis on the effects of size parameters of hinges on the fatigue life. Moreover,several analysis and optimization design methods of compliant mechanisms,as well as the damage identification approach based on the eigenparameter decomposition,are included in this article. The research orientation of the fatigue reliability and damage identification of compliant mechanisms is finally pointed out.

Key words: compliant mechanism, fatigue life prediction, fatigue reliability, damage identification