考虑边缘效应的扭转微镜的动力响应分析

目前对扭转微镜力学特性方面的研究主要围绕静态特性展开，对于其动态特性的分析，已经给出了非耦合与耦合两种模型，但模型中的静电驱动力与驱动扭矩都是建立在无穷大板电容的基础上。而实际应用中的扭转微镜是有限尺度的，即在边缘处电力线会发生泄漏和弯曲，从而产生边缘效应。引入有限板电容的静电力修正公式，计及边缘效应对扭转微镜动态响应的影响。由于在计及边缘效应后，系统方程的驱动力项比较复杂，不能导出其解析表达式，故采用了数值积分方法进行相关处理，并采用迭代修正齐次扩容精细积分法求解非线性动力方程，得到了稳定、精确的数值解。计算结果显示，动态响应幅值在计及边缘效应后比未计及时要大，且扭转微镜的尺寸参数对边缘效应的影响有很大的关联性。     

扭转微镜的动力学模型及其动态特性分析

扭转微镜中的静电和机械两个物理场是非线性耦合的，因此系统的数学模型及动态特性分析就变得很复杂。首先建立了扭转微镜的非线性动力学模型，然后采用直接积分法求解了系统的阶跃响应，通过数值模拟发现系统的固有频率随施加电压增大而减小、振动平衡位置随电压增大发生偏移等现象。对这些非线性现象进行了分析，有助于微镜系统设计和扩展微镜系统的应用范围。     

弹性边界与边缘场对静电微梁谐振器非线性动力学影响研究

微加工误差、制造缺陷或创新设计,均可导致微机电系统微梁谐振元件的实际边界偏离理想固支边界,因此研究弹性边界谐振器的静动力学问题成为微机电技术发展的必然。综合考虑中性面变形、静电力边缘效应、弹性边界等因素建立了静电驱动微梁谐振器的分布质量模型,应用Galerkin方法研究了弹性边界和边缘场对于系统静态位移与谐振频率的影响,进而以收敛的五阶离散静态解为基础,引入单自由度离散模型,并应用多尺度方法研究了小幅振动情况下弹性边界和边缘场对于系统主共振频响特性的影响。通过将上述分析与高阶Galerkin离散结果对比,可得到以下结论:与理想固支边界对比,弹性边界可导致系统基频下降,临界位移增大,静态吸合电压降低,幅频响应曲线的幅值增大;边缘效应使得静电力增大,对系统产生类似弹性边界的影响。该结果为实现节能谐振器提供了理论基础。     

聚合物泡沫座垫的多滞回环型动力学特性的一种建模方法

该文进行了汽车座椅聚合物泡沫座垫多滞回环型动力学特性的一种新的建模方法研究。基于对泡沫座垫的动态特性实验测试结果分析,构造了座垫的非线性动态特性的准静态分量和动态分量子模型,并进行了模型及其参数辨识。采用滞回偏移量的概念,建立了准静态分量的非线性特性模型;基于分数阶导数,建立了简明、精细的动态分量子模型。通过系列实验测试结果,验证了所建立聚合物泡沫座垫的静、动态叠加非线性力学模型,表明该模型具有较高的精度。     

双余弦型像素光变防伪商标

目的建立一种光变防伪商标的微镜像素模型。方法基于色光反射,利用双余弦函数所构成的微镜曲面,满足反射光亮度和反射光强稳定度的雅可比行列式判据特性。结果构建出了适用于商标的RGBS结构型印刷防伪微镜模型,模拟并分析了函数表面形状随参数变化的情况。结论该模型利用余弦函数的周期性,可通过调节结构参量达到防伪的效果。     

大变形薄壁复合材料旋转梁静动态特性分析

该文研究了大变形薄壁复合材料旋转梁的静、动态特性以及复合材料旋转梁不同铺层角、转速对固有频率的影响变化规律。在梁截面上设立翘曲节点引入翘曲变形,假设应变沿薄壁厚度呈二次曲线形式变化;由Hamilton原理,推导了复合材料梁的大变形公式;建立了考虑剪切、翘曲薄壁复合材料大变形梁静、动态分析的有限元模型,并编写了相应的计算程序。分析了复合材料薄壁梁大变形状态下的静态变形行为;在旋转状态下,考虑哥氏力影响,不同转速、不同铺层角对复合材料梁动态特性的影响。计算结果表明:能够用该文建立的模型计算复合材料梁的静动态特性,与相关文献计算结果进行比较,说明了模型的优越性。     

采用Voronoi模型研究多孔金属材料准静态力学特性

该文采用二维Voronoi随机分布模型研究了＂真实＂泡沫材料在准静态荷载作用下的力学特性。建立了不同规则度下Voronoi随机分布模型、在相对密度保持不变的情况下改变孔壁不均匀度的模型和在均匀孔壁厚度下删除不同孔壁百分比等三种Voronoi模型。对这三种模型分别进行了准静态荷载作用下的有限元模拟分析。分析结果表明：不同...     

汽车动力总成液压悬置橡胶主簧静特性有限元分析

以某一型号轿车发动机液压悬置为研究对象,应用大型通用有限元分析软件ABAQUS分析了橡胶主簧在垂直方向的静态特性。介绍了橡胶材料本构关系的基本理论,论述了橡胶有限元模型的建立过程,计算分析了橡胶主簧各结构参数对主簧静态特性的影响程度,并讨论了橡胶主簧静态特性有限元分析结果与单元特性的关系。     

考虑边缘效应的MEMS梳齿谐振器的静动力学特性分析

MEMS梳齿谐振器是一种高精度微机械电子元件,广泛应用在航天航空、精密测量、国防军事、通讯等领域,其静动力学问题受到研究人员的广泛关注。静电激励力是研究MEMS动力学的基础,但由于梳齿高纵深比的结构特性,其静电力存在很强的边缘效应现象。采用最小二乘法拟合了在边缘效应基础上梳齿结构静电力的模型,分析了边缘效应对MEMS梳齿谐振器动力学行为的影响。探讨了梳齿微谐振器的横向稳定性、谐振频率、软硬特性的区分标准以及线性过渡现象的参数表达式。结果表明:边缘效应模型导致系统稳定区间减小,经典模型高估了微梳齿谐振器的振动稳定性;边缘效应会导致系统固有频率的减小,软化行为增强,线性过渡电压减小;随着梳齿初始间距的增大,系统的线性过渡下的最优设计电压逐渐变大,对应谐振频率逐渐减小。     

大挠度梁静态变形对动态特性影响分析

在经典梁理论基础上，引入剪切修正因子，采用U.L法，推导了新的空间大挠度梁的切线刚度矩阵；以三维连续体增量虚功原理为基础，建立了空间大挠度梁考虑剪切影响的静态分析模型和动态特性分析模型；首先根据所建立的模型进行了大挠度梁的静态特性分析，验证了模型的正确性；然后进行了大挠度梁的动态特性分析，揭示了悬臂梁静态大变形对动态特性的影响规律。指出悬臂梁在大载荷作用下，结构固有频率会因为梁的大变形而发生明显变化，基频变化尤为明显。     

考虑静动力学特性的材料结构一体化多目标优化设计

针对复合材料微结构的内部构型和宏观排布的可设计性,以结构基频最大和柔度最小加权系数为目标,将微结构设计和多尺度计算结合,建立了考虑静动力学特性的材料/结构一体化多目标优化设计模型,实现了相应的算法和算例.方法中引入了微观和宏观两个尺度上的独立密度变量,采用RAMP(Rational Approximation ofMaterial Properties)方法对密度进行惩罚,利用有限元超单元技术建立材料与结构的联系,通过规一化目标函数有效避免了不同性质目标函数的量级差异.通过算例,获得了静动态权重系数对结构拓扑构型和目标函数(宏观结构的柔度和基频)的影响规律.研究结果表明:该方法是有效的,可作为对轻质结构进行静动态多目标优化设计的一种新方法.     

微机电系统径向气体轴承特性研究

充分考虑气体滑流边界条件的影响,结合硬球分子模型,提出一种可变温度二阶滑流修正Reynolds方程,并运用Newton-Kantorovich法(NKM)分析微机电系统(MEMS)径向气体轴承的特性,结果表明,微气体轴承与传统气体轴承相比,其承载能力有所降低;在大偏心率条件下,随着温度的升高,工作气体粘度及其分子平均自由程增大,使微气体轴承的承载能力进一步降低;针对微旋转机械转速高、长径比小等特点,讨论了转子转速、长径比及温度对径向微气体轴承特性的影响。     

辐照对红外熔石英性质的影响(英文)

研究了高能电子、高能质子辐照对红外熔石英性质、光学面形的影响。研究了高能电子对红外熔石英面形的影响 ,结果表明 ,没有明显的面形变化。研究了高能质子对红外熔石英面形、可见和红外反射特性的影响。研究结果表明 ,没有观察到高能质子辐照对红外熔石英面形和反射特性的影响     

Site specific probability distribution of extreme traffic action effects

This paper presents the development of a method for determining the probability distribution of extreme traffic action effects as a function of parameters describing a bridge and traffic, referred to as site characteristics. This method is based on the results of computer simulations of traffic action effects. The simulation program generates random traffic actions for defined traffic conditions and determines the frequency distribution of maximum static effects. The paper describes in detail the simulation of traffic action effects and the general statistical model of traffic actions which is used. Simulation results have been used to derive semi-empirical relationships between site characteristics and the parameters of a type III extreme value distribution of maximum effects. The paper presents these relationships and explains how this probabilistic model can be used for considering site specific traffic actions.     

椭球面镜声波反射聚焦数值模拟研究

据Hamilton线性理论解,给出沿椭球面镜轴线的电弧放电等离子声源(AD-PSS)反射波计算结果,分析由镜面引起的相位变化对中心波、边缘波及尾波传播影响。在聚焦前区中心波压力为正,边缘波、尾波压力为负;聚焦后区则相反。在线性条件下,反射波压力峰值出现于椭球面镜几何焦点,越过焦点后反射波压力幅值迅速衰减。利用有限元软件COMSOL对椭球面镜声反射过程进行数值模拟,揭示反射波传播演化过程及声场分布规律。据KZK方程及等效声源法,分析非线性效应对声传播过程影响。研究表明,非线性效应将使椭球面镜实际焦点位置偏离几何焦点,即正压实际焦点出现在几何焦点后,负压实际焦点出现在几何焦点前;随非线性系数增加正压实际焦点后移,负压实际焦点前移。     

新型双向加载MEMS微执行器动力学分析

传统横向单向加载MEMS静电微执行器存在位移过小或驱动电压过大等问题.本文提出一种纵横双向加载的新型硅基静电执行器模型.基于拉格朗日-麦克斯韦方程建立了微执行器动力方程,分析了边缘漏电场对静电力的影响,基于龙格-库塔算法将所有轴向载荷等效为轴向集中载荷,并分别仿真得到了变形与驱动电压、调节电压和轴向挤压量之间的关系,结果表明当驱动电压仅为16 V时,位移高达10.861μm,远大于目前传统横向加载单向变形微执行器的位移量.通过微型制造工艺加工了微执行器,利用高频信号采集了横向极板间的电压变化量,验证了仿真结果.     

Laser with a nonlinear mirror: application for improving the output power stability of a cw laser

We put forward a new method for improving the output power stability of a cw laser. The basic idea is to replace the output mirror of a laser with a nonlinear mirror that is formed by a dispersive nonlinear Fabry-Perot étalon. Based on the semiclassical dynamic model for this system, first we derive the static conditions for this laser operating with stabilized output power, then we study the dynamic responses of output power to gain fluctuations. Both static and dynamic results show that, compared with normal lasers, the output power stability of our laser can be improved significantly when the output power fluctuations are caused by the fluctuations of the gain. The improvement of the output power can be explained by the fact that there exists an optical servoloop in this laser that is produced by the nonlinear mirror.     

某燃气轮机试验工艺基架结构静动力分析

本文采用有限元法及子结构技术,建立了某燃气轮机试验主设备工艺基架结构体系的力学模型,计算分析了各结构的静位移,静应力,固有特性,动态响应和动应力,并了各主设备之间振动的相互影响。     

叶片局部损伤对大型水平轴风力机静动态特性影响的仿真分析

基于参数化整机模型研究风力机的静态和动态特性,以及叶片局部损伤对单叶片和整机的静动态特性影响规律,揭示叶片局部损伤与这些特性的关系。使用ANSYS的APDL语言,实现MW级水平轴风力机复合材料叶片的参数化建模;采用公共几何元素、连接单元和自由度耦合等方法,组建包含叶片、轮毂、塔架等部件的整机有限元模型。计算分析了重力、离心力和风压力共同作用下正常整机和包含叶片局部损伤的整机在迎风位置时的静态响应。比较了正常和损伤状态下根部固定单叶片和装入整机中叶片的动态应变响应。研究表明:对根部固定的单叶片,风轮面内的动态应变响应随迎风面损伤程度的增大而减小;对整机中的叶片,垂直风轮面的动态应变响应随迎风面损伤程度的增大而增大。研究方法和结论对大型水平轴风力机叶片损伤的在线监测具有重要 意义。     

群体高层建筑风荷载干扰效应的数值研究

采用可实现的k-ε湍流模型,对处于B类地貌风场中由4栋复杂体型高层建筑组成的建筑群进行了静力风荷载和风场的数值模拟,计算得出了群楼周围的流场分布和建筑表面各测点的风压,与风洞试验结果比较表明:数值模拟方法具有较好的精度,可用于两个以上的复杂体型高层建筑群楼的静力干扰研究。着重讨论了复杂体型高层建筑物之间的静力干扰效应,结果表明:串列布置时,上游建筑对下游建筑的迎风面和侧风面都有影响;而并列布置时,静力干扰作用只发生在相邻建筑物的侧风面,对相邻建筑物的迎风面影响很小;静力干扰效应随高度有显著的变化,尤其对高低错落的建筑群,表现为明显的三维效应。