两端固支微开关梁中的轴力效应分析

根据考虑轴力的两端固支梁挠曲线微分方程,将受电场力作用的两端固支微开关梁的挠度求解问题归结为求解含有未知边界条件的微分方程问题,通过将微分方程的数值解法和一种三重二分迭代求解方法相结合,实现对含有未知边界条件的挠度微分方程问题的数值求解,再通过和优化方法相结合实现失稳挠度及吸合电压的自动计算与识别.给出的部分计算结果包括,不同的梁高下轴力对吸合电压的影响、轴力对失稳挠度的影响、不同的初始驱动电极间隙下轴力对吸合电压的影响、梁高对失稳时轴力引起的应力的影响等.     

考虑温度效应的两端固支微机电开关梁静力分析

建立考虑温度效应的二维两端固支微机电开关梁静力变形分析模型,利用该模型分析温度变化引起的失稳问题,并利用该模型对两端固支微开关梁受电场力和温度作用下的受力变形进行分析。分析过程分为三个阶段：梁受电场力和温度变化作用,而在梁中点不受任何约束的变形阶段;除受电场力和温度变化作用外,梁中点变形受约束,因而梁中点受支反力作用的变形阶段;梁受电场力、温度变化以及支反力作用,并且在梁的中间一段具有指定挠度和转角的变形阶段。第二阶段中支反力的大小以及第三阶段中支反力的大小和位置都同驱动电压和温度变化有关。在实例中,给出部分计算结果,包括：温度变化对不同阶段梁受力变形的影响、对吸合电压的影响、对微开关电容的影响,以及不同温度变化下梁长对吸合电压的影响和不同温度变化下梁高对吸合电压的影响等,从中可以看出温度变化的作用及考虑温度效应的必要性。     

固支梁振型与损伤关系的试验模态分析

结构的动力特性和结构参数直接相关,结构的损伤将引起相应动力特性的改变。因此,如果能建立结构动力特性变化与结构损伤之间的映射关系,则可以利用结构振动测试信息实现结构损伤识别。按照采用数据和识别原理的不同,大致可以分为基于频率的方法、基于振型的方法、基于模态柔度的方法以及基于神经网络的方法等,但是在大型土木工程结构的测试中,一般只能获得低阶模态及不完备的自由度测试信息。     

两端固支式双晶片压电梁建模及发电特性分析

压电梁能将机械振动转换为电能,有效解决了轨道车辆走行部件安全监测传感器的供电问题。为获取其发电特性,根据小弯曲变形理论建立压电梁的弯矩方程,按照一维压电片应力和电位移方程建立压电梁机电转换数学模型。采用Nelder-Mead单纯形算法实现结构参数优化并分析了压电梁材料、结构参数和振动频率对发电效能的影响规律,通过仿真及实验验证了理论模型的正确性。结果表明：双晶片梁的发电效能随弹性模量比增加而减小;低弹性模量的金属基底构成的压电梁,输出能量较高且共振频率低;压电梁存在最佳厚度比使其发电效能最大,铍铜的最佳厚度比为0.213,锰白铜为0.261。实测值与理论值相比,输出有效电压最大偏差为0.13 V,相对偏差小于2.8%;输出功率最大偏差为0.024 mW,相对偏差小于2.9%。     

不同质量块布局双端固支梁的等效弹簧系数的热效应

通过理论研究和有限元仿真分析了热效应对两种不同质量块布局的双端固支梁的等效弹簧系数的影响,两种质量块分别布局为质量块与梁对称布置和质量块位于梁平面一侧布置。 推导了双端固支梁等效弹簧系数随温度的变化公式,仿真分析了双端固支梁-质量块系统的一阶固有频率以及质量块在静载荷作用下的位移。通过固有频率及载荷-位移两种方式,分别得到了两种布局下的质量系统在不同温度下的等效弹簧系数。对于质量块对称布置和单侧布置,根据一阶固有频率得到的等效弹簧系数随温度的变化与理论分析都吻合;而利用载荷-位移得到的等效弹簧系数随温度的变化,需要对位移进行修正。计算结果表明,对于质量块位于梁一侧的系统,温度变化对其等效弹簧系数有重要影响,质量块的不对称会在温度变化时产生对梁的弯矩作用,从而使质量块产生位移,造成微机电传感器和执行器输出信号的改变。     

机电耦合中微开关悬臂梁的瞬态分析

在微机电开关梁的设计过程中,对其吸合过程的响应时间的分析具有重要的意义。对静电力驱动的微开关梁的瞬态分析用于确定设计中的结构或机器部件的响应时间是必要的。运用ANSYS软件对微梁模型进行机电耦合分析,采用Trans126换能器单元的直接耦合静电—结构分析模型,分析了微梁的瞬态特性,得出微梁的吸合时间随着厚度的增大而增大。     

静电力作用下微梁变形分析与计算

机电耦合问题是微机电系统结构分析中的重要内容之一,目前多采用有限元方法求解。作为结构分析的有限元方法从精度上来说是令人满意的,但对于结构设计来说计算效率低、费用高。本文在对微梁结构控制方程中的静电力和梁伸长拉力公式进行校正的基础上,给出一种易于实现的不需要求解方程组的数值计算方法,通过计算实例证明,该方法与有限元方法计算的结果误差在2%以内。     

微机电系统CAD的研究分析

概述了微机电系统CAD的研究进展，重点介绍了国外在该领域的研究工作。针对其与传统机电系统的不同。总结了微机电系统CAD的技术特点，并据此提出了微机电系统的设计原则，还介绍了微机电系统CAD的系统模型、常用的软件设计方法以及目前存在的几个问题。     

微机电系统应用中的非线性力学问题分析

微机电系统（MEMS）中常作为和力有关的传感器使用的悬臂梁类型结构，在使用过程中经常会出现淖变形、大位移的情况，这时传统的线性分析方法会导致较大的系统误差。本文基于二次梁理论给出了该几何非线性问题的理论解，其正确性通过有限元的数值计算结果得到验证。这个通过非线性分析得到的理论解不但校正了线性分析方法的系统误差，提高了系统精度，而且扩大了系统的有效使用范围。     

无阀微泵动态特性的固液耦合分析

根据无阀微泵的工作原理,对泵膜－流体耦合振动过程进行理论分析,推导出此状态下的非线性耦合振动方程,并采用伽辽金加权最小余量法得出方程的近似解。在此基础上讨论阻尼系数、驱动力及薄膜固有频率与薄膜振幅、相位差及无阀泵流量的关系。理论分析表明在阻尼系数较小时,在一阶固有频率附近还存在振幅增大的现象,随着阻尼系数的增大,流体对泵膜的阻力逐渐增大,振幅随着频率的增大迅速衰减,相位差也越来越快地靠近90°;驱动力一定的情况下,薄膜的固有频率越低,薄膜在低频段振动可以达到的振幅越大;对于流量而言,在低频段,流量很快就达到极大值,而且阻尼系数越大、泵膜固有频率越低、驱动力越大,流量越快到达极大值。     

力电耦合下MEMS微梁变形行为的结构参数影响研究

MEMS和其它微系统产品中许多致动器利用静电力作为驱动力.在许多微型电动机和致动器的设计中,分析静电力作用下微梁结构参数如悬臂梁的厚度对微梁挠度的影响是必要的.基于物理环境法顺序耦合法来分析悬臂梁的力电耦合,运用ANSYS软件对微悬臂梁模型进行机电耦合分析,讨论了在其他结构参数不变的情况下,微梁厚度与最大变形量的变化关系,并通过拟合曲线进一步探讨了微梁厚度对结构驱动性能的影响.     

微机电系统技术的发展趋势研究

微机电系统技术作为新的技术领域,已经显示出强大的生命力。本文分析了微机电系统的内涵以及分类,指出了微机电系统的发展趋势和面临的主要挑战。     

微电容加速度计结构的热固耦合拓扑优化

基于连续体结构拓扑优化的SIMP材料插值模型,建立了热固耦合场结构的有限元控制方程;通过伴随矩阵方法,研究了热固耦合场的敏度分析问题;以叉指式微电容加速度计质量块受热膨胀后,在加速度检测方向的最大形变不大于某一给定值为目标,以质量块的体积比为约束条件,建立了质量块结构的热固耦合拓扑优化模型;采用优化准则算法进行迭代求解后,得到了微电容加速度计质量块的最优拓扑形式,当工作温度在0～300℃范围内变化时,该拓扑形式在加速度检测方向的最大形变仅为23.9nm。     

压电智能梁的静态耦合模型

利用力平衡原理，建立了单面粘贴有压电致动器的梁结构的静态拉伸－弯曲耦合模型，在分析过程中，考虑了梁与致动器之间粘贴层的影响。通过分析可得，粘贴层剪切应力的分布与致动器端部附近的应变分布有相似的特征。随着粘贴层的剪切模量的增加或其厚度的减小，剪切力在靠近压电致动器端部区域迅速增大。     

微机电系统的研究及应用

概述了微机电系统的结构和特点,介绍了饭机电系统的研究和应用领城.     

两端固支输流管道流固耦合振动的稳定性分析

根据Hamilton变分原理,建立了两端固支管道流固耦合振动的控制方程,用幂级数近似管道的振型函数,求得了方程的解析解,推导了管道固有频率、临界流速、临界压力的计算方法。最后,应用本文推导的计算方法,对一段典型飞机发动机输油管道进行了计算分析,研究了前两阶固有频率,临界流速、临界压力与流体压力、流速、管道固支长度之间的关系。     

弹性耦合对大挠度柔性梁变形影响的分析

考虑了梁纵向、横向和侧向三个方向的位移耦合项,利用Green-Lagrange应变张量建立了梁在大挠度、大转动、小应变条件下的应变-位移关系,并根据Hamilton原理得到了梁运动的有限元方程,研究了静力情况下弹性耦合对柔性梁横向、侧向位移及扭转角的影响。数值结果表明:弹性耦合作用使柔性梁的横向位移变大,侧向位移变小并产生扭转角位移;有限元计算结果与实验数据有很好的一致性;较主曲率变换方法计算结果更为准确。     

周边固支效应靶薄板冲击响应的稳健性分析

为分析周边固支效应靶的变形稳健性,结合薄板冲击响应模型,建立薄板变形稳健性的表征方法和极限状态函数,提出了一种基于Monte-Carlo法的薄板变形稳健性分析方法,并探讨抽样次数、载荷参量、几何参量和材料参量对变形稳健性及灵敏度的影响。结果表明：当抽样次数大于30万次时,薄板变形稳健性结果趋于稳定,说明其非线性较强;薄板变形稳健性随半径厚度比、厚度的增大而降低;薄板半径标准差的灵敏度最大,是薄板变形稳健性的主控参量。研究结果为周边固支效应靶的设计与压力测量应用提供了参考。     

固相微萃取新技术在水分析中的应用

采用管内固相微萃取与气相色谱在线联用装置和固态吸附搅拌棒装置,对水中的正构烷烃及有机氯和有机磷农药进行了分析检测,结果表明该装置适于水中微量及痕量有机污染物的分析检测.     

含横向导支端Euler-Bernoulli梁弯曲振动的固有特性分析

分析了起重机抗倾覆稳定性动态设计过程中,将起重机结构抽象成具有横向导支端的Euler-Bernoulli梁结构的必要性,计算并研究了此类梁在简单边界条件——两端导支(S-S)、导支-自由(S-F)、导支-简支(S-SS)和导支-固支(SC)下的弯曲振动固有频率和振型函数。用数值算法计算发现:一端导支另一端自由或导支横梁存在横向刚体模态;一端导支一端自由或导支及一端导支一端简支或固定的两种横梁的振动特性十分相似;导支端将引起振型函数凹凸性的变化。最后,对近工况复杂导支-弹性支撑与约束下的横梁模态参数进行了求解。