【摘 要】
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硅橡胶手指是构成现代新型柔性机器人、柔性操作臂的关键性部件之一,对硅橡胶手指准确建模是一个重要研究方向。不同硅橡胶手指结构形式不同、材料软硬度不同、驱动方式不同,
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硅橡胶手指是构成现代新型柔性机器人、柔性操作臂的关键性部件之一,对硅橡胶手指准确建模是一个重要研究方向。不同硅橡胶手指结构形式不同、材料软硬度不同、驱动方式不同,且整体变形大,准确建模困难。绝对节点坐标法(ANCF)适合计算大变形大位移,众多学者用其分析发生大变形大位移的场合。本文基于绝对节点坐标法板单元对硅橡胶材料建模,运用这种模型计算一种硅橡胶手指的变形。以绝对节点坐标法常规平板单元理论为基础,验证了 ANCF弯板理论,对算例划分不同单元计算,得出了 ANCF弯板单元快速收敛的特性。在ANCF板单元下,实现了一种长度约束方法。选用Hookean模型和Yeoh模型描述硅橡胶材料的应力应变关系,对原始本构模型改进,推导了基于绝对节点坐标法Hookean模型、Yeoh模型的刚度矩阵。利用选择性缩减积分解决体积锁的问题,通过对比仿真验证了体积锁的消除。经实验算例,验证了基于绝对节点坐标法板单元的改进Yeoh模型正确性,对比仿真分析了 Hookean模型与Yeoh模型的差异。利用基于绝对节点坐标法的Yeoh模型计算了一种气动柔性手指,分析了单个关节、两个关节的变形。对比ABAQUS仿真计算结果,可得出,基于绝对节点坐标法的超弹性模型可有效计算此类结构的变形。
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