有限元法结合压痕法估算BNKT薄膜的压电应力常数

考虑基底效应的影响,将压电应变系数与压电应力常数的关系式作为补充方程,通过有限元法结合纳米压痕法估算了横观各向同性0.85Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.15K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(BNKT)薄膜的压电应力常数.在正向分析中,通过无量纲分析和有限元模拟,得到最大压痕荷载、加载曲线指数与BNKT薄膜压电应力常数之间的无量纲方程.在反向分析中,利用纳米压痕实验得到沉积在硅基底上BNKT薄膜的压痕曲线,将实验数曲线中的最大压痕荷载和加载曲线指数代入正向分析建立的无量纲方程,联立补充方程进行求解,得到多组不同误差下的解,取误差最小时相应的解e_(15)=0.28 C/m~2,e_(31)=7.72 C/m~2,e_(33)=18.26C/m~2为BNKT薄膜的压电应力常数.     

韧性薄膜/韧性基底体系弹性模量表征的新方法

使用有限元方法(FEM)分析了应变硬化的韧性薄膜/基底体系的锥形压痕过程.通过改变压入深度与薄膜厚度比,从0.01变化到0.85,得到了不同膜/基体系的力学响应,从而建立了压入深度、薄膜厚度和薄膜/基底弹性模量之间的无量纲关系.选取镍薄膜/低碳钢基底进行了纳米压痕试验,根据得到的无量纲关系,计算出了镍膜的弹性模量.同时与Sakai方法[1]得到的结果进行了比较,发现两者之间很吻合,证明该方法切实可行.     

加工硬化对薄膜/基底体系临界压痕极限的影响

使用有限元法模拟了具有加工硬化的薄膜/基底体系在Berkovich压痕下的力学响应,讨论了薄膜与基底屈服强度比、薄膜/基底的加工硬化和压头尖端半径对临界压痕极限的影响.研究发现：薄膜的加工硬化使临界压痕极限减少,而基底加工硬化没有产生明显的影响;同时,随着压头尖端半径的增大,临界压痕深度减少.     

电沉积镍薄膜材料的压痕尺度效应研究

用纳米压痕法对厚度为3 μm的电沉积镍薄膜材料进行了压痕测试,结果表明：不同的压痕深度下所测得的材料硬度值不同,随着压痕深度的减小,硬度值逐渐增大,呈现出明显的尺度效应现象.根据NixGao模型,可以得到电沉积镍薄膜材料的真实硬度值约为6.2 GPa.     

压电结构有限元分析的动向

回顾压电结构有限元建模及静动力分析情况，首先简述了压电现象基本原理，推出了压电结构有限元方法的基本公式，然后介绍了国内外这方面的研究情况，包括各种三维单元，壳单元，板单元，梁单元，最后指出了目前研究的不足之处。     

不同退火气氛下BNT铁电薄膜的制备及其性能研究

采用溶胶凝胶法(sol-gel)并分别在N2和O2中退火,制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNT)铁电薄膜.对样品进行X射线衍射(XRD)测试,用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行表征并用铁电分析仪分析其铁电性能(P-E).实验结果显示样品具有纯BTO钙钛矿晶体结构,均匀致密的表面形貌,很好的铁电性能(Pr25 kV/cm2).在O2中退火的BNT薄膜具有更优异的结构和性能,说明O2环境能够有效抑制退火过程中氧空位的产生.     

用纳米压痕法测量电沉积镍镀层的力学性能

随着科学技术的发展和薄膜材料的广泛应用,对于薄膜材料的性能的研究已经越来越引起人们的重视,尤其是其力学性能.因此,着重对电沉积镍涂层中的力学性能如硬度和杨氏模量等进行了研究.首先介绍了用纳米压痕的方法测量薄膜的硬度与杨氏模量的原理和方法,然后对电沉积后未经处理、经真空热处理和激光处理的样品进行了载荷-深度曲线的测试.结果表明,经过真空热处理的样品硬度明显减小,而经激光处理后的样品的硬度比未经处理的样品要高. 同时,对于同一样品,加不同的载荷导致压痕深度不同,随着压痕深度的增加其测得的硬度值和杨氏模量值都会有明显的下降.     

压痕法测量Zr基非晶压力敏感因子

采用压痕法研究了两种Zr基非晶依横于压力屈服行为,非晶的压力敏感因子可以通过对剪切带之间的夹角(2θ)测量得到.纳米压痕P-h曲线也表现出相似的结果,随着压力敏感因子而改变,这个结果与有限元模拟压痕测量的结果非常一致.剪切带之间的夹角(2θ)和纳米压痕P-h曲线都显著的依赖压力敏感因子改变而变化,这说明非晶是一种依赖于压力屈服行为.压痕实验结果依赖压力敏感因子变化行为进一步说明可以采用压痕法测量非晶压力敏感因子.     

基于Multisim的直流稳压电路仿真

本文分析了直流稳压电路中的整流滤波电路和稳压电路的组成。Multisim软件通过选择电路参数、纹波大小和输出波形,可用于对直流稳压电路进行仿真和分析。该软件可用于分析并设计不同需求的电源系统,降低设计的复杂度,提高电源利用率,进而缩短开发周期。     

单轴各向异性薄膜参数的变厚度椭偏分析方法

讨论了光轴垂直于薄膜界面的单轴各向异性薄膜(例如L-B膜)的椭偏参数迭代反演方法.提出用改变薄膜厚度的方法获得多组独立的椭偏方程,以便将薄膜光学常数和厚度分开计算,从而把三参数问题转化为二参数问题的椭偏参数迭代反演方法.给出了反演程序流程及应用于L-B膜的实例.     

纤锌矿氧化锌纳米薄膜热导率的数值模拟研究

氧化锌薄膜是一种宽禁带化合物半导体材料,其在光电子器件、压电器件、太阳能电池、气敏传感器等领域有着广泛的应用.采用非平衡分子动力学方法,选取微正则系综,利用Buckingham势函数,模拟了纤锌矿型氧化锌薄膜在z方向的热导率.模拟结果表明:薄膜厚度在15.593~31.2096 nm的氧化锌薄膜在温度为300 K时,其薄膜热导率的范围为0.870575~1.52165 W/(m·K),明显小于对应的大体积氧化锌的实验值,并且氧化锌薄膜的热导率随着薄膜的厚度的增加而增加,具有明显的尺寸效应.     

含压电层的复合梁的多场耦合分析

压电智能控制结构的应用环境往往不是单一的,而是处在复杂的多物理场环境中,为了保证压电材料的真实行为,必须考虑多物理场耦合的影响.在压电层的基本耦合方程基础上,利用消元法将由虚功方程推导的热、机、电耦合的高阶有限元矩阵方程对应的五元二阶齐次微分方程组变换为四元二阶齐次方程组,由控制理论以及变量替换构建了求解该耦合矩阵通解的状态方程,给出了通解的表达式以及求解方法.     

闪光对焊焊接传热过程的数值模拟

探讨钢棒在闪光对焊时的温度场分布。针对钢棒在闪光对焊时的特点,将钢棒简化为二维轴对称模型,利用ANSYS有限元分析技术对钢棒在闪光对焊焊接过程中的温度分布进行数值模拟。模拟时综合考虑了热源加载、相变潜热和随温度变化的热物性参数对温度场的影响,得到的模拟结果与实测值基本吻合,证明了所建模型的正确性。     

ZnO压电薄膜的多晶模型研究

本文考虑了ZnO压电薄膜的晶格畸变和多晶结构,建立了ZnO压电薄膜的多晶膜模型,计算了ZnO/K9 glass和ZnO/fused quartz的SAW速度和有效机电耦合系数,测量了ZnO/K9 glass的SAW速度v₀和v₁,结果表明:多晶模型的计算值与实验值较接近,比单晶模型的结果有明显改善.计算结果还表明:分散度σ<6°时它对ZnO膜的SAW性能影响较小,而晶格畸变对SAW性能影响较大.     

基于数值模拟技术的板式轨道系统力学性能分析

基于传统的理论计算方法和数值分析技术系统研究了板式轨道系统的参数识别和收敛性。首先采用理论方法进行研究,并结合量纲分析的原则确定了板式轨道模型的主要力学参数。通过分析力学参数得到了模型网格密度和单元类型与计算收敛性的关系,并对比分析了理论计算值与有限元值。     

多铁性铁酸铋BiFeO_3薄膜材料的纳米力学性质研究

采用脉冲激光沉积法制备了多铁性铁酸铋(Bi Fe O3)薄膜材料,通过原子力显微镜(AFM)对其表面形貌和压电响应性质进行了表征。同时,利用基于原子力显微镜的定量纳米力学成像技术(QNM)对铁酸铋薄膜材料纳米尺度的力学性质进行研究,突破了传统力学性质测量设备低空间分辨率的限制,获得了Bi Fe O3薄膜材料中菱形相和四方相的杨氏模量。     

门式启闭机的参数化有限元分析系统

将ANSYS的二次开发语言APDL与VC相结合,开发门式启闭机门架结构的参数化有限元分析系统.利用VC编制对话框界面,对ANSYS有限元分析过程进行封装,系统运行时只需输入分析所需的参数,就可以在后台运行ANSYS,实现门式启闭机门架结构的有限元分析.某工程双向门式启闭机的算例表明了系统实现的可行性.     

头戴式压电骨传导听觉装置研究

为了使听力障碍的患者能舒适、正常地感知到声音,基于骨传导听觉原理和压电材料的逆压电效应,提出了采用压电晶片作为驱动元件,将音讯信号转换为振动信号,利用骨传导方式,使人感知音讯信号的压电式骨传导听觉装置。制作了头戴式压电骨传导听觉装置,对传导柱结构参数进行了仿真分析,搭建测试系统对样机进行了音色、噪声、输出力和声-力灵敏度测试,并与电磁式骨传导听觉装置进行对比试验。实验研究表明,压电骨传导听觉装置的基本性能指标能够满足骨传导听觉装置的要求。     

压电阻抗法研究牛血清白蛋白在磺基水杨酸溶液中的行为

采用压电石英阻抗（PQCI）技术对牛血清白蛋白（BSA）与磺基水杨酸相互作用过程进行了现场监测，获得的等效电路参数表明，晶片的谐振频率与酸浓度的响应呈一条S型曲线。通过对这些参数进行分析，估算出该体系中BSA的等电点约为4．6，运用非线形回归方法得到S型曲线的拟和方程，并求得了相应的模型参数。     

柔性铰链微位移放大机构的研究

针对积层式压电驱动器的输出位移行程过小的缺点,提出了一种柔性铰链微位移放大机构.从理论出发对单轴柔性铰链进行分析,建立转角刚度的数学模型,得到相应的结构参数对其性能的影响规律和理论上的解析表达式,利用有限单元法对理论模型进行对比验证,得出单轴柔性铰链设计的一般规律.为压电伺服阀阀芯运动机构的设计奠定了基础.