新型大变形LEJ铰链的结构设计与变形分析

简介

采用柔性片段外侧串联布置,同时考虑倒置设计原则,设计了两种大变形平面折展铰链,分别命名为OSD-LEJ(Outside-series-deployed lamina emergent joint)与IOSD-LEJ(Inverted-outside-series-deployed lamina emergent joint)。设计了铰链的结构,推导了铰链的弯曲等效刚度计算式。设计两种铰链实例,分别进行弯曲变形的理论计算与有限元仿真,并计算两种结果之间的误差,误差结果分别在4%与4.2%左右,验证了弯曲等效刚度计算式的正确性。对具有相同特征尺寸的OSDLEJ、IOSD-LEJ与文献中的大变形铰链OD-LEJ进行性能对比分析,结果显示,OSD-LEJ与IOSDLEJ的弯曲变形分别提升到OD-LEJ的1.2倍与1.31倍,拉伸变形仅是OD-LEJ的1.16倍与1.18倍,铰链的综合性能得到了提升。验证了铰链结构设计的有效性与合理性,为大变形铰链LEJ的结构设计提供了思路与参考。