双向抗高过载微流体惯性开关

为实现微流体惯性开关在智能弹药引信系统中的应用,提出一种双向抗高过载微流体惯性开关,解决高冲击作用下由水银液滴分离造成的开关接触不稳定问题.基于微通道内水银液滴所受毛细力原理,设计蛇形缓冲通道与三级毛细阀结构.分析收缩型毛细阀与扩张型毛细阀中水银液滴的受力状态,建立矩形截面通道中水银液滴的静态阈值模型;采用用户定义函数(UDF)施加加速度载荷对开关进行有限元仿真.通过仿真分析可知,该惯性开关在典型正向勤务跌落载荷与典型反向勤务跌落载荷作用下,水银液滴可恢复至初始状态,不会产生液滴分离现象,表明开关具备可靠的抗高过载能力.采用两次离心试验完成微小水银液滴的制备与注液,对所制作的微流体开关样机进行Machete落锤冲击试验.试验结果表明:开关在典型正向冲击载荷与典型反向冲击载荷作用后,水银液滴未发生液滴分离现象,与仿真结果一致.     

屈曲式微加速度开关设计与分析

根据弹性梁的大挠度后屈曲理论，建立了多力耦合作用下加速度开关系统的动力学模型，由此设计了一种新型屈曲式微机械加速度开关．该开关采用倾斜微梁支撑敏感质量块，将两折叠梁固定于质量块的上下表面，从而保证了开关动作的方向性．利用弹性线方法计算了倾斜支撑梁结构大挠度后屈曲的非线性刚度，分析了气膜阻尼力和触点接触力对系统性能的影响，并运用数值方法对含有椭圆积分的强非线性系统进行了动态特性分析．仿真结果表明，所设计的开关响应时间低于6ms，不稳定接触时间小于0．02ms，在闭合状态下触点的接触力大于50mN，与其他类型开关相比，它具有良好的闽值特性和接触可靠性，因此在惯性控制系统中具有广泛的应用前景．     

合理选用弹簧式操动机构SF6（六氟化硫）开关——结合实际补充气动式开关的不足

分析对操动机构的基本要求，彻底解决存在的缺陷。提出对SF6开关的操动机构组织更新改造工作方案，选用弹簧式操动机构来取代气动式操动机构。借鉴同行业单位使用的经验以及对其开关性能的分析了解，认为弹簧式的动作性能可以满足开关断路器的工作性能和可靠性的要求。     

针剌造纸毛毯结构与性能的研究

本文对针刺造纸毛毯的结构与性能之间的关系进行了较系统的研究。根据造纸毛毯要求的性能,进行了拉伸断裂功、透水性、透气性、支持面率、表面摩擦系数、压缩弹性恢复率和蠕变变形率等试验,分析了针剌主要工艺参数对造纸毛毯结构和性能的影响规律,并运用方差分析方法得出了各工艺参数对各性能影响的情况。所得数值对造纸毛毯的设计与生产有一定帮助。     

基于自由式Hopkinson压杆技术的MEMS动态力学性能研究

采用自由式Hopkinson压杆技术对MEMS试样进行高过载冲击试验,讨论了在不同过载加速度峰值和不同脉宽下MEMS试样的动态力学性能响应。研究表明,MEMS试样的破坏不仅与过载加速度峰值有关,还与脉宽有关。如脉宽约为90μs时,试样破碎的临界过载加速度峰值是34 000 g;脉宽约为170μs时,破碎的临界过载加速度峰值是12 000 g。通过计算冲击能量值,发现使试样破碎的冲击能量阈值是28 J。电镜扫描观测冲击后的试样,发现其主要失效模式是结构的整体性破碎。     

空气炮高过载加速器研究

本文对空气炮高过载加速器进行了研究,其中,包括内弹道诸元和冲击加速度的计算方法及设计的有关问题。 高过载加速器主要用于炮射末制导导弹有关器件耐高过载性能的研究,同时它也可用于各种材料耐冲击能力的研究。     

抛投式机器人高低压发射过载的实验研究

以抛投式机器人的活塞式高低压发射实验装置为对象,利用加速度传感器,分别测试了不同喷孔直径和低压药室容积条件下的抛投式机器人在内弹道过程中的发射过载。实验结果表明,减小高低压药室之间的喷孔直径,或者增大低压药室容积,均可以使抛投式机器人的过载曲线峰值降低,并使峰值出现时刻后移。     

不同摩擦系数的少片变截面钢板弹簧性能分析

采用不同材料的板簧垫片,簧片间摩擦系数亦有所不同,因此设计钢板弹簧时仅考虑钢与钢的接触摩擦将造成其性能分析结果的不准确.针对这一问题,利用ANSYS软件的接触非线性功能,对少片变截面钢板弹簧的等效应力及刚度特性进行分析,得到不同摩擦系数下的VonMises应力分布和载荷-变形曲线,重点讨论了摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响;同时对钢板弹簧进行相应的性能试验.结果表明:少片变截面钢板弹簧的应力计算值和测试值误差较小,刚度仿真计算值和试验测量值基本吻合,相对误差小于5%,说明有限元分析能精确地模拟各簧片间的接触和摩擦问题,真实反映钢板弹簧的受力和变形情况,可用于研究簧片间不同摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响.     

永磁式过载分离机构的开发及性能

应用等效磁荷法建立了永磁式过载分离机构的计算模型,研究了机构尺寸参数对其分离转矩的影响规律。研究表明,机构的分离转矩将随着磁块轴向尺寸的增加而线性增大,磁块宽度的增加将导致机构分离转矩的增大,而在不同范围内,磁块宽度对分离转矩的影响程度并不相同。若以与磁块对数相对应的磁块宽度理论最大值进行计算,可以发现,随着磁块对数的增加,机构分离转矩先逐渐增大,后逐渐减小,气隙及气隙半径的增大一般将降低机构的分离转矩。根据理论研究的结果,设计开发了一种永磁式过载分离机构,制作了样机并进行了试验测试。     

高过载环境下导引头天线的动态响应实验研究

目的　采用实验方法研究制导弹药导引头天线在高过载环境下的结构动态响应,检验其结构设计的合理性和实验方法的可行性; 方法　采用空气炮模拟高过载的载荷环境和采用弹载多路存储器测量加速度和结构应变,对某制导弹药导引头天线进行高过载动态实验; 实验前采用有限元方法对天线结构进行了动态响应数值分析,为实验参数的确定提供了依据; 结果与结论　实验研究结果表明导引头天线结构设计合理,所采用的结构高过载实验方法可行;     

基于切换器的航空动力装置加减速控制方法

加减速控制是航空动力装置控制器设计的重点和难点。针对该问题,设计了一种基于切换器的航空动力装置加减速控制方法。在稳态控制器的基础上,分别设计了基于转速加速度和基于油气比的闭环加减速燃油控制算法。在设计中考虑作动器的影响,通过切换器将组合加减速控制规律作为稳态控制规律的限制条件,实现控制规律间的平滑过渡。此外,在控制器中添加了限制保护,防止动力装置在过渡过程中出现超温、超转等异常现象,并使用了抗积分饱和算法。该方法在电子控制器上实现。试验结果表明,该方法能够有效地实现单轴涡轮喷气发动机的加减速控制,控制过程平顺,满足发动机性能要求,具有较强的工程实用性。     

磁流变半主动悬架加速度驱动阻尼控制策略仿真分析

加速度驱动阻尼(Acceleration Driven Damper, ADD)控制策略原理简单、易于工程化应用,但其阻尼系数的选择对控制效果有重要的影响。基于理想ADD控制悬架系统模型,分析不同阻尼系数对悬架响应的影响;建立悬架系统综合性能目标函数,仿真得到理想ADD控制策略最优阻尼系数。基于磁流变半主动悬架系统仿真模型,进行ADD控制策略阶跃和随机路面激励仿真。仿真结果表明,在随机激励下,车身加速度可以降低11.83%,但会恶化轮胎动载荷及悬架动挠度指标,使得轮胎动载荷和悬架动挠度分别增加7.98%和15.45%;与被动悬架系统相比,ADD控制磁流变半主动悬架对较高频激振下的车身加速度有较好的抑制作用;同时,ADD控制算法在车身加速度过零时,阻尼力高频切换会引起颤振现象。     

一种新型隔震器的研制

以平行四边形机构作为基本框架，采用滑动摩擦作为阻尼，研制出了集隔震，防风与复位功能为一体的滚摆式隔震器，并建立了隔震器的力学模型和控制方程。数值计算和实验测量的结果表明：对具有破坏性的地震，安装该隔震器后的低层建筑物可削减地震动加速度达80％以上。由分析比较可见，数值计算和实验测量结果具有很好的一致性。由于弹簧刚度系数的取值直接影响到滑动摩擦力的大小，故必须对其进行优化设计，方可获得最佳的减震效果。所编制的计算程序可用来指导该类隔震器的研制和产品开发。     

滑移隔震结构的瞬态最优半主动控制

提出了一种摩擦力可控的滑移隔震结构半主动控制方案．考虑上部结构的刚度和阻尼，采用一阶微分方程模拟时滞的影响，与结构的振动微分方程一起作为整个系统的状态方程，使用瞬态最优控制算法计算基底摩擦力的大小，通过计算实例对这种摩擦力可控的滑移隔震半主动控制方案进行了分析．结果表明，对于消极的滑移隔震结构，当基底摩擦力较小时，其上部结构的最大加速度响应值虽然小，但基底最大滑移量很大；当基底摩擦力较大时，滑移量和残余位移虽然可以减小，但上部加速度反应却很大．通过半主动控制后，不但具有较好的隔震效果，而且能有效地减小基底的最大滑移量及残余位移．     

不同因素对机械弹性智能车轮加速度信号的影响

为了研究不同滚动工况对机械弹性智能车轮加速度信号的影响,采用有限元分析方法研究速度、附着系数、载荷对接触应力和加速度信号的影响以及车轮不同位置的加速度信号的差异性。结果表明：速度和地面附着系数对法向接触应力分布影响不大;路面附着系数增大导致摩擦应力分布的不均匀性增加,载荷增大导致接地区域接触应力最大值增大。车轮速度增大,加速度峰值幅值增大,加速度峰值时间间隔减小;载荷增大,加速度峰值时间间隔增大;纵向附着系数功率谱能对地面附着系数进行区分;輮轮中间加速度信号更适合用于侧偏特性研究,通过侧向加速度信号积分得到侧向位移,可用于侧偏角估算。     

基于平面矩形螺旋梁的低g值微惯性开关的研制

以弹性材料单晶硅为结构材料，研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值(1 g~30 g)微惯性开关.根据材料力学中的卡氏定理和线弹性理论，推导得到了惯性开关闭合阈值的计算公式，其计数结果与ANSYS有限元分析结果的相对误差小于3%.为提高低g值微惯性开关的环境适应能力，提出双触点和低频弹簧 质量的结构设计方案.为提高结构尺寸的加工精度，提出基于双埋层SOI的低g值微惯性开关加工工艺方案.采用KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术，完成了微惯性开关的制备，划片后芯片尺寸为7 mm×7 mm×1.3 mm.经离心试验测试，微惯性开关的闭合阈值为6.45 g，具有优于±0.5 g的闭合精度.通过随机振动和高温等环境试验后，2只微惯性开关样品闭合阈值的变化量小于0.5 g，表明微惯性开关具有较好的环境适应能力和机械性能.     

钢板弹簧片间摩擦系数辨识

为了提高钢板弹簧的仿真计算精度,对钢板弹簧的片间摩擦系数进行参数辨识,确定一组等效摩擦系数。首先建立钢板弹簧的有限元模型,采用响应面法和线性规划方法对钢板弹簧的片间摩擦系数进行辨识,得到一组摩擦系数,然后利用ANSYS软件计算钢板弹簧的刚度特性,并与试验结果进行对比,确定模型仿真计算结果的准确性。     

橡胶轮胎与路面间摩擦模型及分析

提出了一种建立于摩擦学和物理学原理上的橡胶轮胎与路面间摩擦系数与摆动角度的关系模型，可为摩擦测定设备提供理论基础，并用于预测摩擦系数的大小。该模型分析了不同滑动长度下摩擦系数和摆动角度的特点和必须满足的条件。实际摩擦试验表明该模型预测不同滑动下摩擦损耗功的变化与实际较为符合。该模型为进一步研究轮胎摩擦理论及摩擦系数测定技术提供了依据。     

轮毂电驱动汽车乘坐舒适性研究

针对轮毂电驱动汽车乘坐舒适性变差及驱动电机的质量问题, 建立了车身与车轮两自由度四分之一车辆 振动系统模型, 通过计算不变点说明乘坐舒适性变差的原因, 并给出驱动电机的质量要求以提高乘坐舒适性, 并用 Simulink 对结果仿真和验证。 结果表明, 频率不变点不会因为弹簧刚度和阻尼系数的改变而改变, 而且频 率不变点所对应的车身加速度对路面输入速度的幅频特性值很接近极大值, 对乘坐舒适性影响很大, 导致轮毂 电驱动汽车乘坐舒适性变差, 并给出驱动电机最适合整车舒适性的质量要求。