Моделювання теплових розподілів шляхом аналізу теплостійкості шарніра схопу промислового робота під дією нагрітої електроніки
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252930Ключові слова:
аналіз методом скінченних елементів (FEA), теплопередача, диференціальні рівняння в частинних похідних (PDE), шарнір схопу промислового роботаАнотація
У ряді випадків, наприклад, в аерокосмічній, автомобільній та енергетичній промисловості, часто необхідне високоточне моделювання або рішення задач, пов’язаних з будівельною механікою, теплопередачею або електромагнітними впливами. Для цих задач, поширеним методом розв’язання основних диференціальних рівнянь в частинних похідних (PDE) є аналіз методом скінченних елементів (FEA). Фізику цих задач точно відображає тривимірний аналіз методом скінченних елементів або 3D-FEA. Актуальність даного дослідження полягає в тому, щоб показати, як налаштувати моделювання методом скінченних елементів (FEA) та використовувати модель навколишнього середовища для вирішення задач, з якими зазвичай стикаються інженери та вчені в різних областях, таких як аерокосмічна промисловість, автомобілебудування та енергетика. У дослідженні аналізуються характеристики механічних компонентів за різних фізичних впливів, а також показаний термічний аналіз компонента промислового робота-маніпулятора KUKA YouBot шляхом визначення розподілу температур, значення, код та результати випробувань для декількох матеріалів. Розроблена модель дозволяє визначити і оцінити чутливий компонент при навантаженні, вібрації або нагріванні, а також визначити деформаційні напруги, серед іншого, для вибору найкращого матеріалу і навіть запобігання руйнування або небажаного резонансу. Ці системи зазвичай моделюються за допомогою диференціальних рівнянь в частинних похідних або PDE, які відображають основну фізику завдання, і FEA є лише одним з найбільш поширених методів вирішення рівнянь такого типу. Модель лінійної регресії може служити хорошою прогнозною моделлю, що представляє взаємозв’язок між теплопровідністю та максимальною температурою для уникнення незадовільної продуктивності маніпулятора.
Спонсор дослідження
- The authors gratefully acknowledge the Department of Chemical Engineering and Petroleum Industries, Al-Mustaqbal University College-Babil-Iraq for the support.
Посилання
- Lin, A.-D., Poon, S. Z., Tu, H.-W., Chen, C.-Y., Hsu, C.-M. (2020). Study on Thermoelectric Conversion and Conjugate Heat Transfer for PCBA by Finite Element Analysis. Applied Sciences, 10 (1), 197. doi: https://doi.org/10.3390/app10010197
- Lewis, R. W., Morgan, K., Thomas, H. R., Seetharamu, K. N. (1996). The finite element method in heat transfer analysis. John Wiley & Sons, 350. Available at: https://www.wiley.com/en-us/The+Finite+Element+Method+in+Heat+Transfer+Analysis+-p-9780471943624
- Ameri, M., Mansourian, A., Heidary Khavas, M., Aliha, M. R. M., Ayatollahi, M. R. (2011). Cracked asphalt pavement under traffic loading – A 3D finite element analysis. Engineering Fracture Mechanics, 78 (8), 1817–1826. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2010.12.013
- Zhang, H., Xu, W., Xu, Y., Lu, Z., Li, D. (2018). The thermal-mechanical behavior of WTaMoNb high-entropy alloy via selective laser melting (SLM): experiment and simulation. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 96 (1-4), 461–474. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-017-1331-9
- Kozłowski, M., Bedon, C., Honfi, D. (2018). Numerical Analysis and 1D/2D Sensitivity Study for Monolithic and Laminated
- Structural Glass Elements under Thermal Exposure. Materials, 11 (8), 1447. doi: https://doi.org/10.3390/ma11081447
- Ma, S., Wang, Z., Luo, J., Feng, T. (2015). Modelling and simulation of temperature distribution in 0.1 THz power probe. Zhenkong Kexue yu Jishu Xuebao/Journal Vac. Sci. Technol., 35 (09), 1064–1068. doi: https://doi.org/10.13922/j.cnki.cjovst.2015.09.06
- Chua, B.-L., Lee, H.-J., Ahn, D.-G., Wang, Y. (2019). A Study on Activation Algorithm of Finite Elements for Three-Dimensional Transient Heat Transfer Analysis of Directed Energy Deposition Process. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 20 (5), 863–869. doi: https://doi.org/10.1007/s12541-019-00118-9
- Muhammad, A., Haruna, S. I. (2020). Finite element analysis of the heat transfer in a piston. Journal of Modern Manufacturing Systems and Technology, 4 (1), 45–51. doi: https://doi.org/10.15282/jmmst.v4i1.3722
- Francis, J., Bian, L. (2019). Deep Learning for Distortion Prediction in Laser-Based Additive Manufacturing using Big Data. Manufacturing Letters, 20, 10–14. doi: https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2019.02.001
- Heilemann, M., Jothi Prakash, V., Beulting, L., Emmelmann, C. (2021). Effect of heat accumulation on the single track formation during laser metal deposition and development of a framework for analyzing new process strategies. Journal of Laser Applications, 33 (1), 012003. doi: https://doi.org/10.2351/7.0000307
- KUKA youBot. EXPO21XX. Available at: https://www.expo21xx.com/industrial-robots/20317_st3_educational-robots/default.htm
- Li, S., Yang, X., Hou, J., Du, W. (2020). A review on thermal conductivity of magnesium and its alloys. Journal of Magnesium and Alloys, 8 (1), 78–90. doi: https://doi.org/10.1016/j.jma.2019.08.002
- Zhou, J., Yang, Y., Magne, L., Wang, G. (2001). Determination of thermal conductivity of magnesium-alloys. Journal of Central South University of Technology, 8 (1), 60–63. doi: https://doi.org/10.1007/s11771-001-0027-2
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Hasan Shakir Majdi, Atheer Raheem Abdullah, Auday Shaker Hadi, Laith Jaafer Habeeb
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
