Static and Vibration Analyses of a Composite CFRP Robot Manipulator
Notice bibliographique
Résumé
This paper reports analyses of a 5-degrees-of-freedom (5-DOF) carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) robot manipulator, which has been developed for farm applications. The manipulator was made of aluminum alloy (AA) and steel materials. However, to check the effectiveness of CFRP materials on the static and free-vibration performance of the manipulator, the AA parts were replaced with CFRP. For this purpose, the effects of various cross-sections and layups on three design criteria—deflection, load-carrying capacity, and natural frequency—were investigated. Two types of thin-walled laminated sections, specifically the I section and rectangular tubular sections, were used for the composite parts. These parts were made from three hollow square section (“SSS” section) beams and three I section (“III” section) beams. These multi-cell beams were modeled using the finite element (FE) method. Three configurations were selected for analysis based on the manipulator’s most common operating conditions. The results indicated that the use of CFRP increased the manipulator’s natural frequencies, increased the load-carrying capacity, and decreased the manipulator’s tip deflection when compared with its AA counterpart. An analysis showed that using CFRP in the manipulator’s structure could improve static and vibrational performances. It was observed that the “SSS” section beams were 1.17 times stiffer, could carry a 1.20 times higher load, and were 1.40 times heavier than the “III” section beams. Also, decreasing the fiber direction in angle-ply layups from 90° to 0° and adding 0° plies, while keeping the total number of layers constant, decreased the manipulator’s tip deflection and increased its natural frequencies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».