静电微泵的3D流固耦合动态特性分析

采用任意拉格朗日—欧拉(ALE)描述建立了无阀微泵的静电-结构-流体全耦合三维模型,数值仿真表明:泵内流体的动态特性与泵膜的运动存在着密切的关系;扩散/收缩口单元两端的压力差必须达到一定值后才有"整流"泵送效用;泵腔内流体压力的分布几乎一致;流体流动的最大雷诺数远小于宏观条件下认定的临界雷诺数;流体黏滞损失的非线性不容忽视。     

静电致动硅膜板的宏模型建立方法

器件宏模型技术是MEMS系统设计和系统级仿真的关键技术。为了建立静电致动硅膜板的宏模型,在模态有限元分析的基础上,利用多维非线性函数拟合方法,将由数值计算得到的板的动能、弹性能和电容写成以模态广义坐标表示的解析式。导出双模态坐标下的静电微板的动力学特性方程,即宏模型。利用该宏模型研究了器件的静态、动态特性,并与有限元计算结果比较。表明,用模态坐标表达的动态宏模型能够考虑残余应力、大变形、静电力等非线性因素的影响,大大地减少了计算费用,而且具有足够的仿真精度。     

基于Isight的液压机下横梁筋板布置位置优化设计

液压机下横梁是关系到整机几何刚度和制品成型精度的重要零件。为了获得材料最优布置的箱梁结构形式,对横向筋板厚度不同情况下的筋板布置位置进行优化,利用有限元分析与灵敏度分析获得参数化模型,结合最优拉丁超立方设计建立基于径向基神经网络的近似优化模型,用序列二次规划法(NLPQL)求解。结果表明,横向筋板厚度对梁的刚度性能影响最大,当厚度从小到大变化时,筋板的最优位置布置由中间相对集中方式逐渐往均匀分布方式变化。不同厚度的横向筋板对应有着不同的最优布置方式。在保持原刚度不下降的前提下,可将质量减小约12%。     

基于模态分析的静电驱动圆薄板宏模型建立方法

为了研究静电致动圆板静态和动态特性,在模态分析法的基础上,利用多维非线性函数的Levenberg-Marquardt拟合方法,将板的动能、弹性能和电容写成以模态坐标表示的解析式.结合Hamilton原理,导出静电致动微圆板的动力学特性方程的宏模型.以此为基础研究了板的静态特性及其三角波、方波信号激励下的动态响应.结果表明,模态分析方法能够考虑到残余应力的影响,所建立的动态宏模型不仅大大地减少了计算费用,而且具有足够的仿真精度.     

静电无阀微泵两种仿真模型的比较研究

为提高无阀微泵性能,分别采用全耦合模型(FCM)和预先定义泵膜位移的模型(PDM)对基于扩散/收缩单元的静电无阀微泵的动态特性进行计算仿真.对泵膜变形形状、泵膜中点位移、泵腔内压力以及进出口处流量等的变化历程进行比较.结果表明:PDM模型计算费用较低,但无法以较高精度近似泵膜变形的动态特性,进而导致错误的瞬态流场结果.要准确仿真微泵的动态特性,必须考虑电-结构-流场之间的相互作用.     

盘式制动器摩擦磨损热动力学研究进展

摩擦磨损热动力学是制动器失效分析和设计的重要理论依据,对选择摩擦副材料也有指导作用．因此从分析摩擦热对制动器摩擦副的影响着手,总结了盘式制动器摩擦磨损热动力学的数学、物理模型,并对制动摩擦表面温度场和应力场的计算方法进行分析比较,评述了盘式制动器摩擦磨损热动力学的研究进展,并对今后主要研究工作进行了展望．     

盘式制动器热-结构耦合的数值建模与分析

在充分考虑移动热源且速度可变效应影响、盘与片摩擦界面间热流耦合的基础上,根据制动盘与摩擦片的实际几何尺哌寸,建立一个紧急制动工况下三维瞬态热-结构耦合的计算模型,运用大型有限元软件ANSYS中的非线性有限元多物理场方法,数值模拟盘式制动器的制动过程.揭示制动过程中制动盘瞬态温度场/应力场的分布规律,发现二者之间存在着耦合关系,二者随制动时间明显地呈现周期性变化,这些周期波动是由移动热源产生的热流冲击和对流换热影响的交替作用所引起的,且其变化周期随制动时间的延长而增大.并初步探讨制动盘产生径向裂纹的原因.     

微结构器件宏模型的建模方法

主要描述了微机械器件宏模型的构建问题.以微悬臂梁为例子,阐述了等效电路法、节点分析法、S-空间矩匹配方法、模态-Galerkin方法构建微机械宏模型的研究概况以及各个宏建模方法的优、缺点.     

微机电系统的尺度效应及其影响

评述了MEMS系统中,尺度效应对材料性能、器件的机械特性、流体系统以及摩擦和粘附等方面的影响,微尺度效应是在微机电系统的设计过程必须考虑的问题,也是MEMS产品从实验室走向市场化商品的关键理论基础。     

考虑牙间均载的拉杆螺纹连接多目标优化

为提高机架螺纹连接寿命,运用弹塑性接触有限元方法对拉杆连接螺纹进行强度分析,结合参数化建模,建立考虑牙间均载和应力峰值的多目标优化模型,采用径向基函数（RBF）神经网络方法和带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）求解。结果表明：牙侧角约为15°时,牙间轴向载荷分布不均匀率减小13.6%,等效应力峰值减小6.9%,第一主应力峰值减小11.5%。