热弹性结构阻尼对微谐振器品质因子的影响

为研究环境温度对微谐振器固有频率和品质因子的影响,采用有限元分析的方法研究了温度对单根微梁和微谐振器固有频率的影响,发现温度对弹性模量的软化作用对固有频率有很大的影响,应综合考虑温度应力和弹性模量软化对固有频率的影响;提出了推导微谐振器等效热弹性结构阻尼的力学模型,通过对支撑梁侧板的巧妙处理导出了微谐振器热弹性阻尼系数与单根微梁的热弹性阻尼系数关系式,为利用Zener标准模型来计算微谐振器的热弹性阻尼及品质因子提供了可能;将有限元分析结果与解析分析方法结合研究了环境温度对微谐振器品质因子的影响规律.     

微机械单晶硅陀螺仪谐振器结构参数设计

微机械单晶硅陀螺仪谐振器的结构参数设计对陀螺仪的机械性能影响很大，它决定了陀螺仪的水平和垂直方向的固有振荡频率，并影响微机械单晶硅陀螺仪谐振器的振荡幅度，因而，也直接影响微机械单晶硅陀螺仪的灵敏度。研究了微机械单晶硅陀螺仪谐振器的结构参数设计与其机械性能的关系，探讨了微机械单晶硅陀螺仪谐振器结构设计的一般原则，微机械单晶硅陀螺仪谐振器的结构参数对其动态性能有显著的影响，文中对此进行了仿真研究。     

热激励微梁谐振器的温度分布和谐振振幅

对热激励微梁谐振器的结构进行了合理的简化，用解析方法求出了交变热源激励的微悬臂梁和微桥谐振器的温度分布：在激励点附近，交变温度的幅度最大；远离激励点时，幅度趋于0。其于该温度分布，推导出了在“热膨胀效应”作用下微桥谐振器的谐振振幅。该计算方法利用振型函数来计算谐振时桥长度的伸长量，并考虑了内应力对振幅的影响。     

微梁谐振器高阶振动时的挤压薄膜阻尼效应

研究了在微梁谐振器结构中，梁作高阶振动时挤压气体薄膜的阻尼效应．采用无量纲化法、模态分析法和摄动法对可压缩雷诺方程进行线性化，求得在空气压力和外加电载荷激励作用下梁振动的共振频率变化比和品质因子等动力特性的变化情况．结果显示这些特性参数都可以用两个与梁的尺寸有关的无量纲参数表示。     

从自由模态试验提取约束结构模态参数的方法研究

研究了如何基于模态综合法实现自由试验边界与约束边界的转化。以矩形钢板为例进行理论研究,分别在自由与一端固定两种状态下进行模态试验,提取模态参数,并将自由试验获得的低阶模态频率构成主模态谱矩阵,而主模态振型和高阶剩余模态则由矩形板有限元模型提供,同时将约束条件等效为一种子结构,共同参与模态综合,完成自由试验结果到约束模态参数的转化。数值计算结果与试验结果一致,证明了基于模态综合理论并将试验模型和解析模型相结合的提取方法是可行的。     

微机械圆盘谐振器的结构分析

运用ANSYS对圆盘谐振器的结构进行有限元分析,并结合集总参数模型,确定了圆盘谐振器锚点尺寸与位置对圆盘谐振器性能的影响,包括谐振频率,振幅与品质因子(Q).在此基础上,提出了一种在圆盘谐振器高阶模式的节点环处做锚点的方案,不仅可以使圆盘谐振器工作在更高的谐振频率,同时也降低了微加工精度的要求.     

谐振式微加速度计驱动和检测结构设计及制作

基于谐振式加速度计的工作原理和结构特点,设计了一种新型微加速度计谐振器,用解析法和有限元法计算了谐振器的横向驱动力以及其处于谐振状态时的检测电容值。综合粘性阻尼、运动阻尼和气膜阻尼,分析了谐振器在大气环境下的阻尼和品质因子。应用MEMS(microelectromechanical system)工艺,完成了微加速度计谐振器的制作。测试结果表明:谐振器性能良好,谐振频率为54523.5 Hz,与设计的理论值误差约为13.6%。     

高速列车承载结构模态频率提高策略研究

运用有限元软件建立高速列车CRH3承载结构有限元模型,分析了当承载结构发生改变时使车体模态频率达到最大值的车体侧墙高度、车窗位置和边梁厚度.结果表明,在原承载结构基础上动车侧墙高度降低50mm、车窗距地板的高度降低50mm、边梁厚度不变时车体模态频率最大;在原承载结构基础上拖车侧墙高度和车窗距地板的高度保持不变,边梁厚...     

扭力梁横梁结构参数对模态频率的影响分析

作为扭力梁的关键组成部分,横梁对扭力梁模态频率有着重要影响,为从本质上探究横梁结构大变形下对模态频率的作用机理,以在概念设计阶段为扭力梁结构提供设计参考,开展了扭力梁横梁结构参数对模态频率的影响分析.将扭力梁模型抽象为具有定性特点的简化模型,采用Hypermesh建立了相应有限元模型;选取横梁水平位置、开口方向以及开口角度大小等横梁主要参数作为研究对象,采用Hypormorph网格变形以及模型重建的方法改变横梁结构参数,分析了这些参数对扭力梁扭转以及垂直弯曲模态频率的影响规律,得到了以上横梁参数与相关模态频率的特性关系曲线.结果表明：扭力梁模态频率随着横梁开口角度的增大呈线性递减,随着横梁开口方向的改变其各阶模态频率呈正弦变化,以及横梁在远离衬套后会使扭力梁各阶模态频率呈下降趋势.根据扭力梁作用机理分析上述结论,对扭力梁简化模型进行了优化,在不改变横梁质量的情况下,仅优化上述三项横梁结构参数即可较大幅度提高扭力梁模态频率,有效论证了作用机理分析的准确性.     

基于介质谐振器的微流体频率可重构准八木天线

针对天线频率可调技术提出并实现了一种基于矩形介质谐振器(dielectric resonator, DR)的微流体频率可重构准八木天线。把工作在高阶TE_3δ1模式下的介质谐振器用作磁偶极子,作为准八木天线的驱动器,从而实现高增益。根据TE_3δ1模式的电场分布,选择在电场密度强的位置用4个空气孔穿透介质谐振器来加载特氟龙管,以增强频率调谐能力。通过依次向管内注入蒸馏水,可以有效地调节介质谐振器的有效介电常数从而实现频率跳变。测试结果表明,得益于采用了高阶TE_3δ1模式,在没有加载引向器的情况下天线仍具有较高的增益(大于8.7 dBi),同时保持了介质谐振器天线的高辐射效率特点。     

自适应随机共振降噪下的结构模态参数识别

针对强背景噪声下结构模态参数难识别以及传统自适应随机共振单参数优化的不足,提出一种基于改进多粒子群协同优化算法的多参数同步优化的自适应随机共振方法,结合利希尔伯特变换来识别出结构的模态参数.该算法能够更快得到最佳随机共振系统结构参数,自适应地实现非线性系统、输入信号和噪声之间的最佳匹配,削弱强背景噪声响应中的噪声,提高响应的输出信噪比.数值仿真和试验均表明,该方法参数寻优效率高,简单易行,能够成功识别出强背景噪声下结构的模态参数.     

一种基于小波变换的最小二乘复频域法的改进方法

针对应用最小二乘复频域法处理含有大阻尼、模态密集频带的频响函数时,难以快速、准确处理其中密集耦合模态的不足,提出了利用小波变换的带通滤波器特性对其进行改进的方法。该改进方法通过分析频响函数,搜索出应用原方法无法提取的密集耦合模态,对其选定合理的小波尺度因子进行小波变换分析,实现快速、准确的模态解耦和参数提取。最后通过对频响函数中含有大阻尼、模态密集耦合频带的8自由度系统进行仿真研究,验证了这种改进方法的正确性和优越性。     

曲折波导结构尺寸参数对高频特性的影响

曲折波导作为一种能够在毫米波频段实现宽带大功率输出的放大管慢波结构,其结构尺寸参数很大程度上决定了整管的带宽、增益以及效率。文章对曲折波导结构的慢波特性进行了分析,并对曲折波导的几个重要结构尺寸参数影响问题进行了研究,给出了曲折波导的宽边、窄边以及直波导长度变化对工作带宽、耦合阻抗以及增益稳定性的影响,为曲折波导慢波结构的设计优化提供了参考。     

基于LebVIEW的模态参数识别方法研究

为了降低机构模态参数识别门槛,本文结合声辐射模态理论,提出了基于LabVIEW等工具进行非接触式模态参数识别新方法。该方法结合使用LabVIEW软件工具和高精度麦克风、工业声卡等硬件设备实现了声音信号采集、FFT变换、模态参数识别等功能。最后以某连杆大头为例,使用本方法进行模态参数识别试验,并通过ANSYS软件对连头大头进行仿真,结果表明：基于LabVIEW等工具的模态参数识别结果与仿真结果相比误差不超过3%,验证了该模态参数识别新方法的可行性。     

复合式氧微电极结构参数对于性能的影响

为了研究简单可行的复合式氧微电极制作方法,并优化氧微电极的设计,通过统计学分析,确定了影响氧微电极性能的主要结构特征参数.拉制出来的氧微电极对测试样品中的溶解氧浓度的线性响应相关系数为0.998, 氧气体积的最小分辨率为0.037%, 残余电流为(33±2)pA, 搅动影响4%, 响应时间3.5 s.简单相关分析和典型相关分析表明氧透过性膜厚度与响应时间的相关性最为显著,而阴极工作电极直径以及工作阴极尖端与电极尖端的距离对电极性能的影响不大.     

基于FFT和神经网络的复模态参数识别

为了精确识别结构复模态参数,提出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)和人工神经网络的模态识别方法.该方法首先对自由振动信号进行FFT预处理,得到粗略的各阶模态频率和相位.然后,根据模态的阶数设定神经元的个数,根据预处理后得到的频率和相位设定神经网络权值和基函数参数迭代的初始值.最后,通过对人工神经网络进行训练,达到利用自由振动信号进行时域模态识别的目的.仿真结果表明,该算法可消除频率法识别中因频谱泄露与噪声等产生的误差,提高模态识别的精度,因而是一种有效的时域识别方法.     

采用不同方法识别结构模态参数的比较

结构振动信号中混杂的噪声会影响模态参数的识别精度,并会引起虚假模态。通过一五自由度结构系统的数值仿真研究表明:直接识别法的精度低且应用范围有限,应用频域平均法可提高模态参数的识别精度,并且有利于识别出被噪声淹没的模态;修正的LSCE小波阈值滤波法有明显的去噪效果,其提高模态参数识别精度可达到或超过3次平均的效果且识别速度快。通过比较3种方法的结构模态识别结果,得到了修正的LSCE小波阈值滤波法节约试验成本,提高了识别速度和精度,具有明显的可适用性和推广性。     

平衡实现时域法模态参数辨识的探讨

本文讨论平衡实现法(BR)对时域信号进行分析的过程,通过算例将该法与理论计算结果进行比较,结果表明,本文讨论的方法具有较高的计算精度,对实测信号进行分析的结果可靠性较高.     

结构损伤定位中模态应变能法的改进

针对现有模态应变能法对结构有限元模型精度要求较高的不足,引入单元定位矩阵,对其进行了改进.改进后的方法损伤指标的构建不需要结构损伤前单元刚度矩阵,降低了对结构有限元模型的精度要求,并避免了由此产生的二次误差.为验证方法的有效性,利用简支梁有限元模型数值模拟了两种典型损伤工况,结果表明,改进后的方法提高了损伤定位的识别精度,并且计算简便,有望用于实际工程中.