一种新型双稳态微机电系统电磁微继电器的研制

介绍了一种基于微机电系统(MEMS)技术的新型双稳态电磁微继电器的设计及其制作工艺,并对其主要性能进行了测试.利用换向脉冲电流驱动高效的“三明治”式电磁驱动结构,带动电接触刷的运动来控制外电路的通断;辅助设计的永磁稳定结构使器件在脉冲间歇能够保持稳定状态而无需额外功耗.测试结果表明,这种新型电磁微继电器具有体积小,功耗低,响应速度快,接触电阻小等优点.     

一种静电驱动微机械元件的结构模型

静电驱动的微机械装置是许多微机电系统(MEMS)中的重要模块。根据微光机电系统(MOEMS)可编程相位光栅的设计思想,提出一种静电驱动的微机械元件(微梁)作为可编程光栅的基本结构元件,并以ANSYS软件的有限元分析为依据,对其结构模型作较深入的研究,探讨了各主要结构参数及控制电压对结构驱动性能的影响。结果表明,在设计尺度范围内,微梁主要结构参数按照对光带变形的影响大小排列分别为微梁厚度、微梁变形前与衬底间的距离及微梁长度.     

微机械动力学研究

微机械是一个新兴的多学科交差的研究领域 ,具有广阔的应用前景 .目前微机械的研究成果主要侧重于制造加工工艺方面 ,而对微机械设计理论之系统研究则显缺乏 .在概述微机械发展状况的基础上 ,归结分析了微机械在组成结构、动力特性以及力学行为等方面异于宏观机械的一些新特征 ,阐述了研究微机械动力学的意义 ,并探讨了微机械动力学研究的内容、途径及有待解决的关键问题 .参 1     

一种集成型双稳态微电磁继电器工艺及动态性能的研究

介绍了一种集成型双稳态微电磁继电器,利用金属基表面微加工技术和体微加工技术成功完成了弹簧和起气隙作用的SU-8垫片的集成制造.用Ansys和Matlab软件对其进行初步的研究设计仿真,证明了设计的可行性.并研究了该继电器的双稳态性能,分析了该微电磁继电器的动态特性,探讨了触点间产生碰撞的原因以及消除抖动的方法,为实现下一代体积更小、损耗更低、响应时间更短的继电器打下了良好的基础.     

基于硅隔离衬底的高深宽比微型杠杆机构研究

针对微机电系统微执行器输出位移小,不能满足实际工作需要的问题,设计了一种微型柔性杠杆位移放大机构,并用有限元方法对放大倍数及影响因素进行了分析.该机构不含任何旋转部件,利用单晶硅微梁的弹性变形来实现微位移的放大,采用深层反应离子刻蚀技术将整个机构制作在硅隔离衬底上,并把它置于40%的HF溶液中使其成功释放.对集成加工在同一衬底上的电热微执行器进行了性能测试,测试结果表明,在没有优化的条件下,加工的两级微型杠杆机构在14 V工作电压下的放大倍数为18.9倍,输出位移达到36μm,测试结果与仿真结果相吻合.     

有限元法在谐振式硅微机械加速度计设计中的应用

谐振式硅微机械加速度计是新型高精度的微机电系统传感器，作者选用双端固定音叉作为谐振器，设计了一种硅微谐振式加速度计，设计中，使用了有限元分析软件进行了大量辅助分析，对传感器的工作情况进行了仿真。通过模拟和计算，预先估算出谐振器固有频率、应力分布情况以及传感器基本性能参数，这对传感器工艺流程设计及结构改进具有重要意义，有限元分析结果显示，传感器的灵敏度大约为2Hz/g。     

梯度功能压电陶瓷微夹钳的设计和操作原理

利用梯度功能压电执行器设计和制作了双悬臂梁结构的微夹钳 ,用作微型机器人操作系统的操作手 .该微夹钳整体尺寸为 1 5　 mm× 2　 mm× 2　 mm,质量为 1 2 0　 mg.建立了梯度功能压电陶瓷悬臂梁的双层复合梁模型 ,从该模型和压电本构方程出发 ,分析梯度功能压电陶瓷微夹钳的操作原理 .理论推导了该悬臂梁的微位移特性 ,由微夹钳的双悬臂梁结构 ,得到微夹钳的顶端张开量 .实际测量了梯度功能压电微夹钳的顶端张开量 ,其实际值与理论推导值有较好的一致性     

体内微机电系统无线能量传输技术的耦合特性研究

首先介绍体内微机电系统无线能量传输技术的原理和构成。在互感基础上建立四种拓扑补偿的数学模型。用Mat-lab进行计算和仿真,研究了负载和工作频率对反映阻抗特性的影响以及电磁耦合结构参数如耦合系数和初次级绕组内阻等对系统性能的影响。表明耦合系数增大,可以大大增加系统传输效率;与次级绕组内阻相比,初级绕组内阻对系统传输效率影响更大。因此减小初级绕组内阻,可以显著提高系统传输效率和性能。     

基于MEMS的固体推进器阵列

为满足微小型卫星星载推进系统小型化、微推力、高精度的需求,研制了一种基于MEMS技术的固体化学微推进器.该推进器具有低功耗、低点火能量阈值、无可动部件的特点,理论上具有较高的工作可靠性.介绍了推进器的结构设计、工艺流程,以及推进剂加注方法,并给出了已经加工完成的6×6单元阵列原理样机的推力预测和点火性能初步测试结果.样机瞬时点火功率小于1 W, 平均点火电压低于 40 V, 理论推力约1.7 mN. 与同量级推力的电推进器相比,工作电压大大降低.     

一种微型泵的设计

设计了一种可灵活应用于微量分析系统的微型泵,详细分析了其结构和工作原理,说明了主要的制造工艺,并给出了它在精密化学分析中的应用实例,最后总结了它的优缺点。该微型泵采用硅微细加工技术制作,使用了电磁制动无阀式结构的设计方案,并使用双向驱动方式提高效率。该微型泵具有可靠性高、寿命长、体积小、成本低等优点,充分满足了分析系统小型化、利于批量生产和降低成本的要求。     

G170柴油机曲轴有限元分析

阐述了有限元法的基本理论,并介绍将有限法应用于Ｇ１７０柴油机曲轴的强度和刚度分析方法,应用Ｉ－ＤＥＡＳ软件对连杆计算模型进行计算,得曲轴应力和变形分布图,并对结果进行了分析。     

稀土纳米膜的制备及摩擦学性能

在单晶硅和玻璃基片上用自组装的方法制备了稀土纳米膜,利用原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪等测试手段对制备的薄膜进行了表征;并用自行研制的滑动往复式微摩擦测试系统测试了其摩擦特性.研究结果表明,在玻璃和单晶硅基片表面都成功地组装上了稀土自组装薄膜,未经表面改性的单晶硅和玻璃基片的摩擦系数分别为0.80和0.79,在其表面制备稀土纳米膜后的摩擦系数分别降低至0.16和0.11,同时耐磨性及摩擦稳定性都得到显著提高,显示了稀土纳米膜在微机构表面改性的潜在应用前景.     

三角形履带车轮结构瞬态冲击分析

提出了三角形履带轮系机构的动力学仿真方法,利用该方法建立了履带车辆1/2整车动力学模型并进行了瞬态冲击工况仿真.将仿真结果输入有限元模型,完成了对履带车轮主要结构的有限元计算.对计算结果进行了分析和改进.试制的三角履带轮系安装在样本上,试验结果表明,相同工况下,试验结果与仿真结果十分接近.     

某安全系统炮口失效机理分析

通过有限元方法,研究了安全系统在某大口径火炮的瞬态高过载下的动态特性. 基于膛内过载的试验测试结果,在软件中建立了安全系统有限元虚拟样机,并输入测试的弹道环境,利用有限元法进行仿真计算,得到安全系统在炮口处的强度特性;结合钟表机构的在膛内的运动,对安全系统的失效机理进行了进一步分析. 结果表明,炮口段作用在弹丸径向上的瞬态高过载是安全系统失效的主要原因.     

HgI2探测器的共面栅电极设计及有限元模拟优化

多晶碘化汞膜正逐渐成为制备室温下X射线成像探测器的优异半导体材料. 设计8组不同栅宽和沟宽的共面栅探测器电极结构, 进而使用有限元软件ANSYS对其进行模拟分析,得到相应的电势分布. 结果发现, 结构E(栅宽为150 μm, 沟宽为500 μm)的电极设计效果最佳. 之后, 进一步设计了2组电极结构, 用以研究在不对称电极形状所导致的边缘效应影响下的电势分布, 结果发现通过加宽边缘第二个栅极(结构N)可以实现优化共面栅电极设计的目的, 从而降低边缘效应产生的影响.     

基于不等截面拉延筋的冲压工艺及回弹控制

提出了一种面向金属薄板拉延成形模具的不等截面拉延筋设计新工艺,该工艺根据冲压件上各部位在成形过程中所需的拉延阻力不同,在相应部位设置不同形状截面的拉延筋,从而使得拉延成形过程各部分材料均得到充分的延展.对该拉延筋的阻力模型进行了分析,以某型号轿车发动机盖零件冲压成形为例,对不同形状的拉延筋对拉延成形质量的影响情况进行了仿真分析.分析结果表明,采用不等截面拉延筋冲压工艺可以有效地控制冲压件的回弹,提高成形件的质量.     

三维Boussinesq方程有限元格式的POD降维模型

针对帝国理工大学三维海洋模型(Boussinesq方程)的无结构有限元格式,用特征正交分解方法(POD)得到了降维模型.并且给出了POD降维模型的误差估计.最后,通过数值算例验证了POD方法的可行性和有效性.     

永磁同步直线电机空载反电势的分层有限元分析

在利用有限元分析永磁同步直线电机空载反电势波形时,二维方法不能反映磁钢的形状而三维方法又过于复杂费时.该文提出一种分层有限元分析方法,很好地克服了这种矛盾.将电机沿横向分层,对每层进行二维有限元分析,最后把每层结果相加得到总体结果.利用该方法计算了一台具有六边形磁钢形状的样机的空载反电势波形.结果表明,该方法与三维有限元分析相比可大大缩短分析时间,得到的波形与实验结果吻合较好.     

Reliability Analysis for a Gear-Rack Based on Combination of Simulation and Experiment

In order to analyze the gear-rack reliability under the most serious limit loads which was the new-type transmission mechanism of aircraft slats,the gear-rack static strength under the single tooth meshing was analyzed based on the simulation and experiment. Then,it randomized the load of gear-rack based on the precise finite element analysis( FEA) model,and analyzed the static strength reliability of the gear-rack. Finally,the gear-rack under the most dangerous situation has not been destroyed and it also has a high reliability.     

Experimental and Numerical Investigation of the Axial Behavior of Connection in CFST Diagrid Structures

Concrete filled steel tubular (CFST) diagrid structures usually have connections intersected by four oblique CFST columns. In order to investigate the performance, capacity and failure mechanism of the connections, two 1/5.5-scale specimens were tested under monotonic axial loading. The parameters in the study were the separation angle between columns. While the test was being conducted, the deflection, stress, failure pattern and capacity of the specimens were obtained and analyzed. In addition, the connection was analyzed using the general finite element analysis (FEA) software ABAQUS, with the purpose of investigating the mechanism, the weakness, the distribution of stress, and the bearing capacity of the connections. Experimental and numerical results indicate that the connecting separation angles resulted in the difference of failure modes and the mechanical behavior of the connections was similar to the behavior of CFST short columns.