طراحی و مدلسازی عملگر میکرونی بر پایه پیزوالکتریک

امروزه، استفاده از عملگرهای پیزوالکتریک در عملیات موقعیت دهی دقیق به طور گسترده ای در حال رشد است. از جمله کاربردهای این عملگرها می توان به میزهای دقیق، هدایت کننده پرتو لیزر، کنترل ارتعاشات و میکروسکوپ های الکترونی اشاره کرد. مشکل اصلی استفاده از عملگرهای پیزوالکتریک کورس کم این عملگرها است. برای حل این مشکل از مکانیزم های انعطاف پذیر بر پایه لولای الاستیک به منظور تقویت جابجایی عملگر پیزوالکتریک استفاده می شود. این نوع مکانیزم ها دارای مزایایی همچون دقت نامحدود، وزن کم، لقی صفر، عدم نیاز به روغنکاری و حرکت روان هستند. انواع لولاهای مختلف الاستیک به عنوان قلب مکانیزم مورد بررسی قرار گرفتند. یکی از انواع مکانیزم های انعطاف پذیر که در این پروژه مورد استفاده قرار گرفته، مکانیزم پل شکل است. به منظور مدلسازی مکانیزم انعطاف پذیر یک طرح اولیه در نظر گرفته و مدل تحلیلی مکانیزم بر پایه انرژی کرنشی و توسط تئوری جابجایی کاستیگلیانو ارائه شد. با ترکیب میزان فنریت(نرمی) لولاهای الاستیک با دیگر ویژگی های هندسی و مواد که مکانیزم انعطاف پذیری صفحه ای را تشکیل می دهد، معادلات با فرم بسته بدست می آیند که پاسخ سیستم از جمله میزان تقویت جابجایی و سختی ورودی و خروجی مکانیزم را تشریح می کند. هدف از این پروژه طراحی مکانیزمی است که هر دوی تقویت جابجایی و سختی در مکانیزم به طور همزمان ماکزیمم شود. با توجه به توابع هدف بدست آمده در مدل تحلیلی و به کمک الگوریتم ژنتیک طرح بهینه را بدست می آوریم. نتایج بدست آمده توسط الگوریتم ژنتیک توسط نرم افزار صحت یابی می شود. در بخش بعد مجموعه عملگر پیزوالکتریک را در یک هدایت کننده ansys پرتو لیزر استفاده می کنیم.