应用曲线分析技术确定延性金属的开裂点

研究了曲线分析技术在材料测试与分析中的应用,以此为基础分析了某船用钢和16Mn钢的J积分试验结果,给出了应用曲线分析技术确定延性金属开裂点的方法.研究指出,J积分试验中裂纹钝化、开裂和稳态扩展是一个受裂纹顶端钝化和微孔型断裂两种机制作用的连续发展过程.在过程前期,裂纹行为主要表现为滑移变形为主导的裂纹钝化过程,在后期则主要表现为微孔形成、长大与连结为主导的裂纹扩展.二者之间的演变是一个由量变到质变的过程.开裂点实际上是裂纹前沿由钝化过程演变为微孔型断裂,并造成宏观效果的时刻.JR-△a曲线分段地符合幂函数规律.欲测的开裂点与LgJR-Lg△a曲线上的拐点相对应.     

一种基于MEMS的主动式光纤连接器

介绍一种基于MEMS技术的主动式光纤连接器,上层为双层结构电热驱动器,下层为硅V型槽。双层结构在常温下作为压制光纤的盖板,通电后作为单稳态电热驱动器,盖板翘曲,放入或取出光纤。利用Ansys有限元分析软件并结合工艺条件,对热驱动器部件的性能进行了分析与仿真。利用表面硅工艺和体硅工艺制备出核心驱动部分,检测盖板翘曲情况下性能。     

延性断裂韧度JⅠC测试中的钝化线方程

钝化线是描述裂纹试样在钝化过程中J积分与伸张区宽度(stretch zone width,SZW)间关系的一条直线,在J积分测试中,有效数据区的左右界限线以及确定延性断裂韧度JⅠC的偏置线都是建立在钝化线基础上的,因而钝化线在J积分测试中至关重要。通过对裂尖钝化过程的分析,基于D-B模型和J积分的路径无关性原理推导出一种钝化线方程。与现行标准中的钝化线相比,此方程与试验结果吻合得更好。     

对JⅠC测试标准的部分修订内容的合理性讨论

讨论现行JⅠC测试标准中存在的不适应性,认为裂纹试样受力后的钝化过程不仅取决于材料的强度,而且还受材料形变强化特性的影响;钝化线方程应充分考虑裂纹钝化过程中裂尖材料的形变强化特性,钝化线的合理性决定于其在多大程度上能够真实反映裂纹的实际钝化过程,指出修订的GB/T 2038-1991在实际J积分测试中遇到困难的主要原因不仅在于规定的钝化线斜率太低,而且还与以钝化线为基础设置最小裂纹扩展线的偏置量太大、规定的有效数据范围稍嫌苛刻等因素有关.文中还对不同研究者采用的JⅠC测试技术进行对比分析,对JⅠC测试方法的进一步完善提出一些建议.     

具有温度补偿的微细圆柱基MEMS流速传感器研究

目前常见的流速传感器由于尺寸原因,只能介入管径较大的管道进行液体流速测量。设计并制造了一种可介入小管径管道的、具有温度补偿功能的圆柱基流速传感器,器件采用旋转投影曝光和微机电系统(MEMS)技术制作而成,包含一个薄膜型加热电阻和一个稳定补偿电阻,基于热阻原理可实现对不同温度流体流速的精确测量。测试结果表明：该流速传感器的温度系数为0.2236%/℃,灵敏度为4.25 mV/(cm·s^-1)。研制的圆柱基MEMS流速传感器可在内径为2 mm的管道中对具有一定温度变化的流体进行流速测量,有望应用于工业、生物医学等领域。     

基于非硅微加工技术的超疏水表面的设计和制造

利用非硅微加工技术,在金属基底表面构建了由圆柱状金属镍组成的规则的微阵列结构,研究了微阵列的疏水性.利用正己烷溶解十八烷基三氯硅烷(OTS)配制成涂覆液,对微阵列进行低表面能物质涂覆.通过对比涂覆前后的静态超疏水性,研究了低表面能物质涂覆的作用.实验发现圆柱高度为5～30μm、直径为30～50μm、间距为15～50μm的微结构阵列在不涂覆OTS的前提下表现出了稳定的超疏水性.涂覆OTS虽然没有增加阵列结构的接触角,但是改善了微阵列在水流冲击下的疏水性.     

一种新型三维多方向敏感的非硅微机械惯性开关

基于非硅表面微加工技术,设计并制造一种新型三维多方向敏感的微惯性开关。选用弹簧-质量块-阻尼的典型碰撞结构,主要由可动电极悬臂梁弹簧—质量块系统、水平固定电极、垂直复合柔性固定电极三部分组成。利用ANSYS有限元软件对器件进行模态和动力学碰撞仿真分析,并对该微机械惯性开关进行落锤冲击试验,结果表明,在水平和竖直方向的阈值均为 50~60g,接触时间可稳定在40 s以上。     

通过可动触点延长接触时间的新型微冲击开关

摘 要：基于非硅表面微加工技术,设计并制造了一种用于振动监测的新型微机电系统(MEMS)冲击开关。开关主要由三部分构成：作为可动电极的质量块,作为固定电极的十字梁,和位于质量块中心的具有延时作用的可动触点。通过ANSYS有限元仿真对器件进行模态分析,考察了器件的横向抗干扰能力;并提取了器件的物理参数（如弹簧弹性系数和系统有效质量）,以用于Simulink动态仿真。通过动态仿真验证了器件的工作原理,并与传统微冲击开关进行了比较。使用落锤实验对所制造出的微冲击开关进行测试,加载波形为脉宽1ms的半正弦冲击加速度,测得其阈值约为145g,并且接触时间可稳定在50μs以上。测试结果与仿真符合较好,证明了新型设计可以有效地增强接触效果,所建模型可以较准确地描述器件的动态响应。     

基于热电偶的睡眠呼吸监测传感器的仿真与分析

针对阻塞性睡眠呼吸暂停综合症(OSAHS)这一常见疾病,本文设计了一种基于薄膜热电偶的睡眠呼吸监测传感器,并通过赛贝克效应和传热学原理分析了呼吸过程中温度以及对流换热系数的变化,为传感器呼吸监测能力的可行性提供了理论依据。本文采用COMSOL进行了有限元仿真,研究了基底厚度、热电偶材料、热电偶厚度以及导线排布方式对传感器的影响,同时对结构进行了优化处理。此后,还分析了在不同通气情况下热电偶热端的温度曲线差异,其结果表明传感器具有判别OSAHS患者的能力。     

基于聚酰亚胺/石墨复合衬底的快速响应MEMS柔性温度传感器

针对现有柔性温度传感器衬底导热慢的问题,为快速监测轴承等曲面的温度,向聚酰亚胺(PI)中掺入3wt%石墨(GR),制备高导热复合材料,得到的GR/PI复合薄膜导热率达到0.777W·m-1·K-1,且具有良好的绝缘性。基于微加工技术,在GR/PI复合薄膜上制备了铂薄膜柔性温度传感器,改善了其动态响应特性,响应时间达到71ms,优于纯PI衬底上的铂薄膜温度传感器。除此之外,所制备的柔性温度传感器的线性度、灵敏度和测量重复性等电学性能均较好。将制备的柔性温度传感器用于金属轴表面的温度测量,与商用红外摄像仪对比,两者测量值差别较小(±2℃以内)。