基于Taguchi三次设计的微机械陀螺健壮性设计

提出了基于Taguchi三次设计的音叉振动式微机械陀螺的健壮性设计方法,即将Taguchi的三次设计方法同结构参数仿真试验的动态子结构法相结合,通过正交试验得到对系统性能敏感的关键结构变量,通过健壮性优化,获得关键结构参数组合扰动下系统性能指标变异最小的设计方案.研究结果表明,由微结构的微小尺度效应带来的加工误差的不确定、性能变异的难检测等复杂性问题,通过简单的健壮性设计修正其关键结构参数,实现极小化性能变异,即可显著提高其性能的信噪比,达到控制产品质量和性能的目的.     

基于摄动法的微机械陀螺随机性能的统计分析

以一种通过体微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺为对象,基于随机摄动技术定量计算了微陀螺固有频率变异和检测输出电容变异的统计特征,以概率思想表达了微陀螺批量加工过程所带来的材料/尺寸随机误差对其性能的影响.通过所提出的影响因子这一概念反映了微陀螺参数变异对性能变异的敏感度.在详尽分析微陀螺众多参数影响因子的基础上获得了微陀螺最为关键的5个参数.这有限关键参数的获得,不仅为微陀螺的健壮性设计提供了方向,同时也为实际微陀螺的加工控制提供了量化的参考依据.     

载体驱动硅微机械陀螺的电学模型研究

本文针对载体驱动硅微机械陀螺的动力学特性，建立了基于微机械陀螺机械振动特性和电学特性的等效电路模型，利用电学模拟工具Pspice对模型进行了验证。模拟分析与实验结果表明，采用机电模拟方法建立的微机械陀螺电学模型可替代动力学模型，用于接口电路的设计与仿真， 利用该模型设计的电路能满足载体驱动硅微机械陀螺性能指标的要求。     

微机械陀螺测试技术的研究

文章介绍了微机械陀螺的基本原理以及几种不同检测方式的硅微陀螺,包括电容式、压电式、压阻式、隧道式等,分析了这些微陀螺的基本检测原理,总结出它们在检测性能方面存在的一些问题.为了提高微机械陀螺的灵敏度提出用新的微机理介观压阻效应,并对基于介观压阻效应的微陀螺前景进行了论述.     

双质量硅微机械陀螺固有频率温度特性研究

为提高双质量硅微机械陀螺温度特性,该文对陀螺固有频率进行了温度特性研究。分别对杨氏模量温度系数、热应力和材料的热膨胀系数三种因素导致的陀螺固有频率随温度变化特性进行了理论数值计算和有限元仿真分析。为避免由于电路、杂散电容和其他因素引入的测量误差,提出了基于振铃原理的硅微机械陀螺固有频率测量方法。采用该方法在高精度恒温箱中测量了不同环境温度下双质量硅微机械陀螺的固有频率,并计算了陀螺固有频率温度系数。误差分析表明该测量方法测量高品质因数陀螺的固有频率精确度高。实验数据验证了理论分析和仿真结果,杨氏模量温度系数是导致硅微机械陀螺固有频率随温度变化的最主要因素,并且硅微陀螺固有频率与温度近似成线性关系。研究结论为双质量硅微机械陀螺的温度优化设计提供了理论依据。     

基于陀螺理论的振动压实机械的力学特性和性能

运用陀螺理论对振动压实机械的力学特性进行分析,阐明了振动压实机械产生陀螺力矩的原因,认为陀螺效应对振动机械的危害不仅使其部件受损,而且使整机性能下降。给出在工程机械设计、运用中消除和利用陀螺力矩的原则。应用实例表明,它能为振动压实机械的研制提供新的思路和理论依据。     

微机械振动陀螺隔离耦合的结构设计

微机械振动陀螺是新型的惯性元件,其误差源主要有微机械结构的Brownian噪声、电路噪声、机械耦合误差,以及电子机械耦合误差等,这些误差严重影响着陀螺仪的精度,由于制造误差等引起的机械耦合误差,可以通过改善陀螺仪的结构来减小耦合误差,文中从结构设计方面,提出单级隔离耦合和双级隔离耦合的结构方案,有效减小机械耦合误差,提高了精度。     

电容式微机械陀螺闭环驱动系统研究

主要研究了电容式微机械陀螺闭环驱动系统,首先对无自动增益控制闭环驱动系统和自动增益控制闭环驱动系统进行比较分析,然后深入分析三种自动增益控制闭环驱动系统,最后提出了电容式微机械陀螺直流自动增益控制闭环驱动系统.     

微机械陀螺仪的性能分析

研究了微机械振动轮式陀螺仪的工作原理和实现方法,提出了保证测量精度,提高动态测量带宽的闭环控制系统。从动力学模型出发,推导此类陀螺的检测输入角速度灵敏度,开环、闭环传递函数,交流反馈控制提取同相分量和抑制正交分量的原理,以及闭环控制改善动态测量频带的方法。分析指出,对于中等精度的微机械陀螺,采用静电力再平衡回路控制是必要且可行的。     

基于视觉测量的微陀螺振动系统线性度测试研究

为了测试分析微陀螺驱动模态振动系统的线性度,使驱动模态在静电驱动信号激励下产生稳定的线性振动,采用计算机视觉测量方法,使用高速摄像机获取微陀螺驱动模态在频率固定的调幅驱动电压信号激励下的振动位移响应视频图像;通过对运动时序图像的处理、目标识别与运动参数测量,获得振动位移的时变曲线.进一步得到驱动电压幅值变化与振动位移幅值的变化关系,分析结果表明,该方法便于对微陀螺振动系统的线性度进行测试分析.     

基于遗传算法的客车车身骨架优化设计

提出一种基于遗传算法的桁架式客车车身骨架的优化设计方法.应用有限元分析软件ANSYS建立了车身骨架有限元模型并进行计算,采用遗传算法进行优化.优化后车身总质量减轻719 kg,减重比例接近25%.结果表明,基于遗传算法的优化设计明显优于常规的数学规划方法,实现了某电动大客车车身骨架的轻量化设计.     

基于逆子结构法的振源耦合虚拟传递路径分析方法

针对现有传递路径分析(TPA)方法的局限性,根据基于频响函数的逆子结构法,提出一种振源耦合状态下的虚拟传递路径分析方法,并建立了该方法的具体流程.将这方法用于一个模拟动力总成和车身的有限元模型,通过逆子结构法识别振源耦合状态下的子结构及连接件的动态特性,结合子结构综合法合成系统传递函数,实现路径贡献量分析并找到了对系统响应峰值占主要贡献量的传递路径和影响最大的子结构传递函数,验证了该方法准确可行和工程应用简便的特点.     

基于有限元法的硬X射线调制望远镜建模及动态性能分析

硬X射线调制望远镜(HXMT)在发射过程中,会受到惯性力、正弦载荷及随机载荷的激励,同时支撑结构与星载载荷振动也会相互影响,因此需要对整星进行动态性能分析。对于HXMT整星结构,无法进行理论计算,且由于结构内部的局限性,力学振动试验只能测试有限个点的动态响应,因此对整星进行有限元分析是一种行之有效的方法。整星结构部件众多,连接复杂,必须对各个星载载荷进行合理的简化,以避免网格数量巨大导致计算收敛困难的问题。文章在理论分析基础上,提出了一种有效地建立整星结构合理有限元模型的方法,并借助HXMT的动态试验进行了验证,得到了总体的动态性能。研究结果为同类卫星的有限元分析提供方法,具有较强的参考价值。     

硅微机械F-P腔结构及电场的有限元分析

提出一种硅基底微机械F-P腔结构,通过作为上反射镜的弹性膜的移动改变F-P腔的腔长,从而实现调谐的目的.利用有限元软件对其不同参数下的力学性能、电场耦合特性进行了有限元的计算机模拟与分析.从分析结果可知,弹性膜在所要求的工作范围内有足够的强度承受外加电压所产生的电场力的作用,而且弹性膜移动时仍然能够与下反射镜保持平行,从而保证了F-P腔的平行度,保证其作为滤波器或衰减器时的工作精度,为硅微机械F-P腔器件的设计提供了有效参数依据.     

埕岛海域单井平台有限元结构分析与安全评估

根据Morison方程和经验公式计算出波浪力和海流的时程,以渤海埕岛浅海采油区内工作的新型单井平台为研究对象,应用Shell93和Mass21单元建立了Ansys有限元分析模型,并对其进行了自振分析和动力时程分析.数值模拟结果表明,在浪流联合作用下平台上出现的最大应力为6.85MPa,最大弯矩为3.95kN·m,基底剪力的最大值为170kN,平台甲板的最大振幅为14mm,对平台结构的正常工作不会产生影响.该方法简单易操作,分析数据对现场测试有一定的参考价值.     

基于有限元仿真结果的知识发现

提出了通过数据挖掘技术实现基于有限元仿真结果的知识发现．分析了数据挖掘的一般步骤，建立了基于有限元仿真结果的知识发现系统，论述了知识发现系统的各个模块及实现该系统的关键技术；对粗糙集和主成分分析法作了简单的介绍，并举实例对粗糙集方法作了说明．通过数据挖掘技术将计算实例提炼出来，作为一种知识源参与到设计优化过程中去，将CAE从设计验证层次提升到设计驱动层次．     

三维等参形式动态有限元的理论推导

推导出三维等参形式动态有限元的形函数,建立了相应的刚度矩阵和质量矩阵。例题运算说明公式是正确的,可用的。     

船舶结构振动模态综合法

有限元法是复杂结构振动分析的常用计算方法，但对于大型船舶结构用有限元法进行较高频率振动分析时，要求结构被划分成非常多的单元数以便获得详细的位移和应力特性，目前常用的计算机仍然无法对其进行计算。针对这个问题，提出了一种适用于具有弹性联接部件的大型结构振动分析模态综合法，它能够在有限的计算机设备资源的基础上分析计算大型结构较高频率的振动特性。实例计算表明，此方法是分析大型复杂结构振动的有效方法。