实现微牛级动态推力测试的方法和试验研究

本文介绍了一种微牛级推力的测试方法.该方法的基本思想是将微牛级推力通过悬臂梁转换成微米级位移,然后通过微位移传感器测试该微位移,得到微推力大小.该方法的关键之处在于如何从悬臂梁的自由振动中分离出弯曲量.文章介绍了该方法的理论模型、系统实现以及测试结果.用于微胶体推进器测试时,与理论值相比较,该方法的误差约为10%.     

压电陶瓷激励微悬臂梁的动态特性

结合流体中微悬臂梁振动频率响应的理论模型,通过实验、理论计算和基于流固耦合的有限元仿真3种方法,分析了在空气和去离子水中不同结构、尺寸的微悬臂梁的谐振频率、品质因子以及幅频响应曲线,并对3种方法得到的结果进行了对比.结果显示,空气中各种方法得到的谐振频率较为吻合,相对于实验值的偏差在1%以内.去离子水中,梁谐振频率的理论值和仿真值基本一致,而实验值则较大,前两者相对于实验值的偏差在13.9%～27.3%之间;对于品质因子,理论值和仿真值依然较一致,但相对于实验值出现较大偏差,最大达70.5%.分析表明,对于液体环境下压电陶瓷激励的微悬臂梁,频率响应曲线中干扰峰的存在会严重影响微悬臂梁品质因子的准确测量.微悬臂梁动态特性的研究对基于微悬臂梁的传感器的设计优化和液相原子力显微术的应用具有一定意义.     

基于PolyMAX方法的悬臂梁振动模态分析

为分析某悬臂梁的振动模态,根据锤击法模态测试流程,利用Poly MAX方法对悬臂梁的传递函数进行模态参数估计和识别。利用有限元软件和欧拉梁理论仿真并计算该悬臂梁前五阶固有频率和振型。结果表明:对悬臂梁的实验分析结果和理论值、仿真值吻合良好,说明锤击法的模态实验可靠,为以后分析相似结构的模态提供参考。     

基于Bouc-Wen迟滞模型参数辨识的智能悬臂梁自适应控制

压电陶瓷是具有驱动特性与传感特性的智能材料。在飞行器设计方面,智能结构的应用越来越广泛。怎样有效控制智能结构的振动成为近年来的研究重点。智能结构本身具有迟滞特性,建立迟滞智能结构的数学模型,并准确辨识其参数成为智能结构控制的基础。首先建立基于Bouc-Wen方程的智能柔性悬臂梁数学模型,其次使用遗传算法对数学模型的未知参数进行辨识,并且在SIMULINK平台上使用基于Lyapunov稳定性的MARC自适应控制算法对悬臂梁的数学模型进行控制仿真验证。最后运用LABVIEW平台和实验仪器基于MARC自适应控制算法对悬臂梁进行振动控制实验验证。实验和仿真结果都证明MARC自适应控制能够有效控制智能悬臂梁的自由振动。     

考虑尺度效应的微振动能量采集器建模

考虑尺度效应~([1]),引入等效杨氏模量以便于对微压电悬臂梁进行有限元建模。搭建了振动特性实验平台,验证了考虑尺度效应的微梁动力学模型准确有效。在此基础上完善了微振动能量采集器的动力学模型,设计并制备了T型Si悬臂梁振动能量采集器。通过实验测试得到采集器的谐振频率、尖端位移和输出电压,与有限元分析结果相比较,改进模型比宏观模型的误差降低了13%,35%和22%。     

悬臂梁结构裂纹参数识别的实验研究

实验研究了悬臂梁结构裂纹位置和深度参数的辨识,裂纹试件采用线切割加工而成,在靠近悬臂梁的自由端利用脉冲力锤激振,通过PXI测试系统获取测试信号;采用细化快速傅立叶变换提高瞬态响应信号分析的频率分辨率,从而获得比较准确的系统固有频率.测试分析获得系统前三阶固有频率,利用基于小波有限元的裂纹故障诊断算法,绘制裂纹等效刚度与位置曲线,三条曲线的交点预测出裂纹的位置和深度.实验结果验证了通过振动测试诊断裂纹参数的有效性和实用性.     

车用阻尼板辐射噪声建模分析方法技术研究

基于整车轻量化实际需求及正向开发流程,提出一种车用阻尼板有限元建模分析方法。采用悬臂梁测试方法,对沥青阻尼悬臂梁进行传递函数实验,通过参数识别获取阻尼材料杨氏模量及随频率变化的损耗因子。通过阻尼钢板辐射噪声测试及其与有限元分析结果的相互对比,验证了通过悬臂梁测试获取杨氏模量及损耗因子的可靠性,可为阻尼钢板有限元建模及降噪设计提供依据,使得整车轻量化正向设计开发成为可能。     

基于Poly IIR方法悬臂梁模态参数识别与研究

该文为研究某风机旋转叶片的断裂原因,利用振动试验台悬臂梁进行类似的振动分析,首先利用弹性体一维振动理论得到悬臂梁的振动数学模型。通过伯努利-欧拉梁理论计算得到悬臂梁振动微分方程,并且对悬臂梁设定与风机叶片相似的边界约束条件计算得到各阶模态参数,利用Workbench有限元仿真分析得到悬臂梁前5阶固有频率与振型,最后用基于Poly IIR算法进行悬臂梁EMA参数识别,得到悬臂梁弯曲与扭转模态频率与振型,验证仿真值、实验值的一致性,可为后续动力旋转机械叶片的设计选型以及结构优化分析提供一定的参考。     

微悬臂梁法向弹性系数的标定方法与分析

微机械加工制造的微悬臂梁/探针在科学研究和工业生产中有着重要的应用,作为原子力显微镜中的关键核心组件,微悬臂/探针结构在许多领域如表面特性研究和微加工等领域扮演着重要的角色.目前,尤其在生物、化学、和危险物品的检测上已经成为一个重要的平台.除了尺度测量外,当人们对表面力和原子间的相互作用力需要更准确和绝对的数值时,需要对微悬臂的弹性系数进行准确的标定,弹性系数的测量精度影响测量力学量的最终结果.本文对目前发展起来的几种标定方法,如参考悬臂梁的标定方法、悬臂梁的共振法和悬臂梁的热噪声振动法,从原理上和试验上进行总结和分析,对相应测试方法和影响测试精度的相关因素进行评述.     

微梳齿结构动态特性参量的光学测量与分析(英文)

光学测试方法属于非接触测量,目前已经成为MEMS动态测试领域的研究热点.为了实时检测梳齿式微结构驱动模态的谐振特性,由高速摄像机和显微镜组成的计算机微视觉光学测试系统和相关的视频分析软件被用于测量微梳齿结构的动态特性.利用这套微视觉光学测试系统,可以获得微梳齿结构驱动模态的位移响应曲线和幅频特性曲线,并可以进一步得到驱动模态的固有频率、品质因子、阻尼系数等参数.测得的结果与计算结果相比,一致性较好.