改进BP算法在微悬臂梁载荷与挠度关系研究中的应用

针对标准BP算法收敛速度慢和易陷入局部极小值等缺陷,提出了采用弹性BP算法改进标准BP算法,并将此算法应用于单晶硅(100)微悬臂梁加载后载荷与挠度间关系拟合的实验中(实验在Matlab7.0环境下实现).实验拟合结果表明:在相同载荷下挠度随微悬臂梁梁长的增长而增大,随其宽梁宽的增宽而减少,随其梁数的增多而减少,与理论...     

纳米硬度计研究多晶硅微悬臂梁力学特性

微构件的弹性系数影响微型传感器的静态和动态力学特性 ,为了精确的测试和评定微构件的力学特性 ,利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲试验来测量其力学特性。运用该方法可精确测量微悬臂梁纳米级弯曲变形 ,在研究微悬臂梁的纯弯曲变形过程中 ,必须考虑压头在微悬臂梁上的压入以及微悬臂沿宽度方向的挠曲。试验研究表明 ,多晶硅微悬臂梁的纯挠曲与载荷成很好的线性关系 ,通过线性关系计算得到梁的弹性模量为 [1± (2 .9%～ 6 .3% ) ]× 15 6 GPa。     

引线矫正过程中矫直行程的研究

从弹塑性力学基本理论出发分析了压力校直过程悬臂梁弯曲的力学特性。建立了挠度与载荷之间的关系式。在此基础上,提出通过把载荷p当作中间量建立初始挠度y0与校直行程y的函数关系来解决引线校直过程中校直行程的确定,进而编制了引线校直行程计算VB程序。通过实例计算与校直实验结果的比较,验证了提出的方法及程序具有较高的求解精度能满足自动精密校直工艺的要求。     

可识别单一核苷酸错配的微悬臂基因检测技术力学模型（英文）

基于表面种植有DNA分子层的微悬臂梁系统,在考虑该带电DNA分子空间构型与其表面分布影响的基础上,提出了新的力学模型以定量描述完全与不完全杂交情形下导致的微悬臂梁挠曲变形.该模型将挠度曲率半径作为反馈DNA检测信号的唯一变量.预测出的完全与不完全DNA杂交情形与悬臂梁挠曲变形之间的关系与文献[2]的实验观测相符,且预测精度可满足单一碱基对变化的检测需要,对高精确DNA检测技术的开发具有借鉴意义.     

热激励微悬臂梁谐振器品质因数研究

基于对影响微悬臂梁谐振器品质因数的内摩擦、支座损耗、氧化层（或镀层）损耗和分子阻尼、空气阻尼和压膜阻尼等阻尼机制的理论分析，计算出不计成型槽阻尼时微梁在高真空、分子阻尼或粘性空气中谐振的品质因数，提出较小的成型槽宽度可以降低在粘性空气中谐振的微悬臂梁谐振器的品质因数。制作了成型槽宽度不等的电热激励－压敏电阻检测硅－二氧化硅双层结构微悬臂梁谐振器，测试了其在粘性空气中的品质因数。实验数据表明：对成型槽宽度大于梁宽度的微悬臂梁谐振器，测量值与计算值符合较好，反之具有较大误差。     

基于局部特征点检测与匹配的微悬臂梁变形受力测量方法

提出了一种基于局部特征点检测与匹配的微悬臂梁变形受力测量方法.通过光学显微镜得到微悬臂梁变形前后的图像和基于放大的微悬臂梁表面的散斑纹理特征，在尺度空间中定位具有局部响应极值的LOG（Laplace of Gaussian)特征点，并在LOG特征点周围提取局部仿射不变封闭区域，其质心可以作为具有亚像素精度的特征点位置.由封闭区域构造仿射不变特征描述算子并进行特征点匹配，根据匹配点的位移信息进行悬臂梁弯曲挠度曲线拟合以描述微悬臂梁的弯曲变形，并采用最小二乘法计算悬臂梁受力大小与受力点.通过对实际的微悬臂梁变形图像实验，验证了所提方法的有效性.     

悬臂梁压电发电机的基频谐振频率与功率

为了消除悬臂梁振动压电发电机的Roundy理论模型因未考虑质量块长度而带来的误差,在考虑质量块长度的前提下,以质量块质心作用于悬臂梁处的挠度为自由度,建立了悬臂梁振动压电发电机的模型,并得到了基频谐振频率、输出电压和输出功率的理论表达式.数值仿真表明:当质量块长度与悬臂梁长度接近时,该模型与Roundy模型之间的偏差较...     

PZT压电薄膜的压电系数d 31的测量及其微悬臂梁简谐振动模拟

介绍了一种应用微悬臂梁结构，简单直接测量其中压电薄膜PZT的横向压电系数d31的方法。利用微悬臂梁器件本身和普通仪器，通过测量电压作用下微悬臂梁所产生的挠度值即可获得d31。还介绍了应用所测的d31对微悬臂梁的谐振进行有限元模拟的方法，及与振动实验结果的比较。     

梁的弹塑性大挠度变形分析

采用理想弹塑性模型,基于Euler梁的几何非线性理论,建立了梁在机械载荷作用下的弹塑性大挠度变形问题的控制方程.包括轴线位移、横截面转角、内力等6个未知函数.该数学模型能够分析弹塑性材料梁在弹性阶段以及塑性区扩展阶段的变形.作为算例,应用打靶法数值求解了水平悬臂梁在自由端受竖向集中力作用下的弯曲问题,绘出了不同载荷参数下的弹性和弹塑性挠度曲线,分析了载荷参数和梁自由端挠度之间的关系.结果表明,打靶法是解决弹塑性梁大挠度变形问题的有效方法.     

论薄板微弯曲理论的各种简化

本文从弹性力学基本方程组出发,从量级上讨论了薄板微弯曲理论所涉及的诸简化(Kirchhoff简化、有面向载荷与无面向载荷、大挠度与小挠度、刚性板与柔性板、薄板与薄膜、中面不变形以及弯曲理论的划分)的定义、物理意义及其适用范围。这对合理选用力学模型及正确估计模型误差无疑是有益的。     

微构件弹性模量悬臂梁法测量的模糊建模及分析

在介绍悬臂梁法测量微构件弹性模量原理的基础上，分析了测量和评价过程的主要不确定因素，将模糊数学方法引入弹性模量的评价过程．在常规模型中，给予有关参数一定的变动范围，以隶属函数表示其取值分布情况，建立了基于模糊集的评价模型．其中，悬臂梁试件的刚度系数由载荷一有效挠度曲线经模糊加权线性回归拟合获得，其几何尺寸考虑为正态分布模糊数，利用水平截集概念转化为普通集规划问题求解．对单晶硅(100)悬臂梁试件的实验数据进行了计算，得到不同置信水平下的弹性模量评价区间．研究结果表明，带有模糊参数的弹性模量评价模型能适当吸收一些不确定因素，同时由于考虑了测量中多种因素的影响，评价结果与实际情况符合较好，因此更具有参考价值．     

硅微机械悬臂梁谐振器的电热激励及光纤拾振技术的研究

用理论分析方法研究了硅微悬臂梁的电热激振机理，得到了微机械悬臂梁电热激励下的温度场分布，并推导出了镀膜双层硅微悬臂梁的电热激励热力矩。利用硅微机械加工工艺制作了双层结构硅微悬臂梁谐振器，通过在硅微悬臂梁上制作的热激励电阻，用电热方法对硅微谐振器实现了激振。设计了光纤传感检测系统用于硅微谐振器微弱谐振信号的拾取，并成功检测到了硅微谐振器的前3阶谐振信号。     

快速绘制梁近似挠曲线的一种简便方法

利用弯矩和梁挠曲线曲率的数学关系及梁本身的变形协调关系,研究了一种快速绘制梁近似挠曲线的新方法。该方法简单易懂,几何意义直观,有利于学生和工程人员快速预测梁的变形,从而为刚度计算提供更全面的依据。     

温度变化对微梁谐振频率的影响

双层材料微梁是一种常见的高灵敏度微梁传感结构,温度变化会使微梁发生弯曲形变并改变微梁的谐振频率．研究了微梁谐振频率与其构成材料的杨氏模量E和热膨胀系数a的关系、以氮化硅上沉积了不同厚度金膜的双层微梁结构为对象,通过在原子力显微镜AFM上的实验获得了295～325K范围内微梁的弯曲形变和谐振频率分别与温度变化的关系曲线．对实验结果的分析表明,构成微梁两种材料热膨胀系数的差异会引起微梁的非线性形变和谐振频率的非线性偏移,且主要在温度变化范围小于5K时起作用;在295～325K时两种材料杨氏模量随温度的变化会引起微梁谐振频率的线性偏移．同时,提出了相应的微梁应用建议,以保证在环境温度有变化的应用场合下双层材料微梁仍具有较高的测量精度.     

一种模拟冲击荷载作用下非均匀Timoshenko梁弯曲波研究的一种数值方法

为研究冲击荷载作用下非均匀Timoshenko梁弯曲波问题,对考虑剪切变形和转动惯性的Timoshenko梁进行空间离散构造出控制体,并在时间域上交替运用控制体平动方程和剪力-剪应变关系式、交替运用控制体转动方程和弯矩-曲率关系式,通过转角关系式建立平动和转动问题之间的联系,给出研究非均匀Timoshenko梁弯曲波传播的数值方法。通过两端无约束均匀圆形截面梁弯曲波的传播问题为例,将本文方法与有限差分法进行对比验证了本文方法数值计算的准确性和有效性;冲击荷载作用下,针对几何不均匀的阶梯形悬臂梁弯曲波传播问题进行研究,结果表明：梁中控制体的转动惯性不可忽略,整体变形中的剪切变形部分不能忽略;危险截面不发生在悬臂梁的固定端处,也不在截面的变化处。本文方法适合于模拟冲击荷载作用下几何和材料非均匀Timoshenko梁中弯曲波的传播问题,是一种从波动理论角度研究冲击荷载作用下Timoshenko梁动力响应问题的有力工具。     

框架-体外预应力体系下梁挠曲线计算方法

以体外预应力技术对框架结构全加固后的框架梁为研究对象,分析其受力特点,建立对应的力学模型.应用力的平衡原理、点斜式求解原理和弯矩-曲率关系原理,推导索的内力表达式和索变形后的曲线表达式以及梁的荷载-挠度曲线方程,并与已有试验结果进行比较.研究表明:索内力与腹杆的轴力成非线性关系,且随索节点的垂面位置而变化;在弹性阶段,...     

Experimental Study on Flexural Behavior of Corroded Channel Steel Beams

In order to study the mechanical behavior of corroded channel steel beam,experiment on five corroded channel steel beams is carried out. Test results show that the bending failures may occur under the ultimate load carrying capacity of members,compared with the calculating results of non-corrosion channel steel beam,and the bearing capacity of corroded channel steel beam is reduced,while the deflection is increased. With the increase of shear-span ratio,the bearing capacity of corroded channel steel beam reduces and the deflection increases gradually; with the increment of heightspan ratio, the bearing capacity increases and the deflection decreases gradually; with the enhancement of width-height ratio,the bearing capacity reduces and the deflection-span ratio increases gradually. The measured results indicate that the load-deflection relationship curves of corroded channel steel beam may be divided into four sections: the exfoliated rust layer stage,the elastic stage,the yielding stage and the descending stage. The load-strain relationship curves include two sections: the elastic stage and the yielding stage. The strain measurement of web proves that the average strains agree well with the assumption of plane section. This paper could provide some scientific bases for the maintenance and reinforcement of the corroded steel structure.     

热波探针灵敏度的理论分析

当一束聚焦的、调制的激励激光照射固体材料时，表面上除了产生周期性的温 度分布，还产生局部的周期性形变。在形变区域，探测激光束的反射光受到周期性的偏 转。研究了这种周期性偏转与材料性质和激励激光束参数之间的关系。从热弹性学基本 方程出发建立了数学模型。利用Ｈａｎｋｅｌ积分变换方法得到了交变偏转角的积分表达 式。给出了对于单晶硅的若干计算机模拟结果。