考虑温度效应的微操作平台的建模与性能分析

摘要：

微操作平台处于温度变化的工作环境中会产生热误差、断裂或疲劳破坏等意外情况．为了提高基于直梁式柔性铰链的微操作平台的精度，采用有限元方法建立考虑温度效应的平台热响应模型，并基于该模型对其热误差和热应力进行分析．采用欧拉‐伯努利梁模拟直梁式柔性铰链和杆件的力学行为，采用最小势能原理得到计入温度效应的微操作平台的力学方程．采用模态截断技术推导出温度变化与热误差、热应力之间的传递函数．以桥式微操作平台为算例分析温度变化对其性能的影响．分析结果表明：热误差对温度变化的灵敏度为0.192μm／℃，温度变化会产生较大的静态热误差；通过选择合理的结构参数可减小热误差；当单位温度变化时会产生0～0．21μm振动和11.6 M Pa的热应力，在动态热载荷作用下会产生较大的热振动和热应力．所以，不能忽略温度效应对微操作平台的影响，需要通过优化设计和热误差补偿策略减小其影响．

关键词：温度效应、微操作平台、有限元法、热变形、热应力

分类号：TH112

资助基金：国家自然科学基金资助项目51265016；江西省自然科学基金资助项目20122BAB216029．

在线出版日期：2015-04-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：143-149,154