什么是分形虎鉗

之前油管上關(guān)注了一個(gè)舊翻新的博主，技術(shù)一流，但處理的都是些平平無(wú)奇的小機(jī)械，直到上周他拿出一個(gè)100年前的工具-分形虎鉗！一下子驚艷到了我，這個(gè)東西是美國(guó)的一個(gè)叫Mantle & Co的公司在1920左右生產(chǎn)的，之所以這么特別，是因?yàn)榕c普通虎鉗相比，它具有非常巧妙的機(jī)械設(shè)計(jì)-分形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)賦予了它高度的自適應(yīng)性，分形虎鉗可以卡住幾乎任意形狀的工件。

?分形虎鉗

看完是不是覺得很神奇呢？能設(shè)計(jì)出這玩意兒的人，絕對(duì)是個(gè)天才，沒(méi)準(zhǔn)還是個(gè)出色的數(shù)學(xué)家。

通過(guò)視頻中翻新哥的拆卸，可以看清楚分形虎鉗里面的結(jié)構(gòu)形式，然后弄明白它的工作原理。

分形虎鉗有兩片活動(dòng)鉗口，通過(guò)絲杠控制開合，每一片鉗口都分為4個(gè)層級(jí)，而每一個(gè)層級(jí)又都有相似的結(jié)構(gòu)/功能：扇形（的一部分）/旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)是通過(guò)滑槽實(shí)現(xiàn)的，滑槽上有限位孔，以保證每個(gè)扇形可以在一定角度內(nèi)來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得最后一個(gè)層級(jí)的觸手能夠適應(yīng)工件的復(fù)雜外形。

分形虎鉗_Steve Lindsay仿制

Abaqus分形虎鉗模擬要點(diǎn)

知道了分形虎鉗的工作原理，我們可以在Abaqus中對(duì)它建模，然后模擬它的自適應(yīng)卡置動(dòng)作。首先，畫出四級(jí)扇形鉗口的草圖，再分別拉伸出4個(gè)30mm厚的扇形，最后陣列裝配起來(lái)。

分形虎鉗草圖與裝配

卡槽的轉(zhuǎn)動(dòng)效果通過(guò)Hinge單元連接器來(lái)模擬，轉(zhuǎn)角限位則需要在連接器屬性里設(shè)置stop參數(shù)，為了分析的穩(wěn)定，也可以加入其它屬性。

連接器的使用

局部坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)動(dòng)

在卡鉗動(dòng)作的過(guò)程中，由于每個(gè)扇形都可以繞其局部坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，所以，只要還有觸手未完全接觸到工件，總是會(huì)存在一個(gè)非零的力矩使它轉(zhuǎn)動(dòng)，直到完全接觸！這個(gè)力學(xué)邏輯在分形虎鉗的每一個(gè)層級(jí)都是成立的，而這正是它的設(shè)計(jì)巧妙之處！

速度矢量圖

無(wú)論工件外形多么復(fù)雜，當(dāng)所有觸手和工件完全接觸之后，壓力會(huì)得到比較完整的分配，從而產(chǎn)生足夠且均衡的摩擦力將工件固定起來(lái)，通過(guò)CPRESS可以看到這一點(diǎn)。

觸手接觸壓力

分形虎鉗

近期培訓(xùn)

點(diǎn)擊圖片，了解培訓(xùn)內(nèi)容~

提供sketch文件和3D幾何模型文件供交流使用，可以直接下載導(dǎo)入Abaqus~

鏈接：

https://pan.baidu.com/s/1Tygy8f8tu1K87Vk9mdloUQ

提取碼：jkyq

往期推薦

多線程運(yùn)行Abaqus會(huì)影響計(jì)算精度嗎？

克拉尼板DEM-FEM耦合模擬

【雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)】PXCM相變細(xì)胞材料加、卸載過(guò)程Abaqus模擬

瞬間擊穿坦克裝甲！聚能射流Abaqus歐拉分析

Abaqus多圖層操作step by step教學(xué)

【奇妙的摩擦力】Abaqus摩擦約束的類型與應(yīng)用

【經(jīng)典案例】Abaqus/CFD流固耦合視頻教程

Abaqus渲染step by step教學(xué)

如何將隨機(jī)性引入Abaqus仿真？網(wǎng)球隨機(jī)發(fā)射模擬

Abaqus DEM顆粒包裝袋跌落仿真