基于有限元模拟的薄膜热流计冲击振动分析

实现发动机热端部件热流的精准监测对于发动机的冷却设计和可靠性提高具有重要意义,而薄膜热流计具有结构简单、不影响被测件气动外形以及对流场干扰小等特点。针对航空发动机在运行时产生的高振动及高冲击载荷下的薄膜热流计结构可靠性问题,采用有限元方法,建立薄膜热流计的有限元模型,分析了冲击以及随机振动对热流计结构可靠性的影响,并且提出了优化建议。优化后的热流计的最大位移及最大应力都明显减少,结构的可靠性明显提升,冲击振动测试以及划痕测试的结果也验证了薄膜热流计结构的合理性。     

ZnO压电薄膜声传感器的有限元分析

阐述了ZnO压电薄膜声传感器的结构和工作原理,并用ANSYS 9.0对压电薄膜声传感器进行了静态分析、模态分析和谐响应分析。通过静态分析,得到压电薄膜声传感器的灵敏度为16.4 mV/Pa;模态分析得出了传感器的第一阶固有频率为12.379 kHz;谐响应分析则获得感应电压与动态外力频率之间的关系。这些分析为此类声传感器的设计提供了理论依据。     

薄膜体声波谐振器的有限元仿真

随着5G通信技术的日益发展,对通信频段的要求越来越高。传统的射频滤波器受结构和性能的限制,不能满足高频通信的要求。薄膜体声波谐振器(FBAR)作为一种新型的MEMS器件,很好地适应了无线通信系统的更新换代,使FBAR技术成为通信领域的研究热点之一。本文以COMSOLMultiphysics软件为基础,对FBAR谐振元件进行有限元仿真,分析其压电耦合特性、模态特性、谐振特性等。设计的谐振单元,谐振频率在工信部规划的5G通信频段标准(3.4 GHz-3.6 GHz)以内。同时引入完美匹配层(PML)减少寄生共振,更符合实际工艺制备的FBAR的共振特性。实验仿真结果表明,谐振频段在3.510 GHz-3.564 GHz,满足5G通信系统对频段的要求。当谐振位移形式变量满足AlN压电材料的变形范围,计算FBAR的主要性能指标,建立了一种基于COMSOL Multiphysics软件对FBAR的物理结构建模及相关特性研究的实验方法。     

热流计的标定装置与测试控制系统

本文叙述了热流计补偿式标定装置的工作原理及根据这一原理设计的测试控制系统。该系统由热流数据采集控制器、热流跟踪仪、8840A数字多用表、打印机等组成,使标定过程自动化。     

平面薄膜自由振动的有限元分析

构造6节点三角形单元,适合于平面薄膜自由振动的有限元分析.文中采用面积坐标,给出单元的形函数,根据哈密顿原理建立薄膜自由振动方程,推导其单元刚度矩阵和单元质量矩阵.3个典型算例表明,6节点三角形单元的计算结果比ANSYS三角形单元更接近理论解,具有更高的精度.     

多核层次结构下的有限元碰撞模拟及优化

以碰撞力学为基础建立了圆柱体撞击刚性墙的有限元模型,并采用EBE方法对有限单元的结构和物理量进行分析。分析了多核体系结构下核间通信的基本原理,并就在多核架构上优化有限元程序运行效率问题给出了简要的方法,采用FORTRAN语言和MPICH2标准库编制了相应的有限元程序,多次的实验数据表明,我们的模型建立是成功的,我们的优化程序是可行的,程序运行效率平均提高了6.8%以上。     

UFPA器件的新型微桥结构设计及其有限元分析

提出一种应用于非致冷红外焦平面(UFPA)器件的U形三层微桥结构,其单元尺寸为25μm×25μm、占空比高达90%、支撑稳固且响应率高。采用有限元分析法对其进行力、热分析,并与雷神公司报导的微桥结构[1]进行比较,证明其具有稳定的力学支撑和良好的热性能;引入经典光学膜系分析方法,在8~14μm波段内获得80%以上平均红外吸收率。     

基于有限元分析的机箱结构设计与改进

根据机箱设计要求,箱体需要插入8组测试模块,并通过电缆及网口连接实现联调及显示功能.在机箱结构设计过程中,结合组件在材料选择不同的工况下,借助有限元分析手段,对应受力情况得到不同的变形量进行对比,并查找到薄弱区域最终加以设计改进.     

基于ABAQUS的复合薄膜热结构有限元分析

半导体硅基复合薄膜悬臂梁在温度场、加速度以及二者耦合场作用下,挠度和应力会发生变化.通过加热可使得驱动元件本身的温度升高,结构内部将会产生热应力,会导致两种薄膜各自产生线应变,线膨胀系数小的薄膜受到拉力作用,线膨胀系数大的薄膜受到压力作用,自由端会受到力矩作用而向线膨胀系数小的薄膜方向弯曲,从而导致悬臂梁的挠度发生变化.当弯曲悬臂梁有加速度作用时,会产生一个与加速度方向相同的力作用在悬臂梁上,同样会导致悬臂梁的挠度发生变化[1].通过ABAQUS软件仿真[2],分别给出不同物理场中弯曲悬臂梁相对位移的大小,所得的结论为半导体硅基复合薄膜弯曲悬臂梁的应用装置提供了理论依据.     

高温陶瓷薄膜热流传感器动态响应有限元分析

航空、航天等领域的高速发展对精密热流测量技术提出了更严苛的挑战。ITO/In₂O₃陶瓷材料相比贵金属材料有着更高的塞贝克系数,并拥有低密度和优异的高温力学性能。基于有限元仿真方法,建立了ITO/In₂O₃热电堆型薄膜热流传感器热电学仿真模型,设计了2种薄膜热流传感器结构,综合分析了热电堆在不同的热阻层分布、热阻层厚度和热流密度下的传热性能和输出动态响应变化,提出了ITO/In₂O₃薄膜热流传感器的优化设计方案。     

基于有限元法液压支架底座的结构优化

为提高液压支架底座的可靠性和稳定性,对ZZC8800/20/38型六柱支撑式固体充填液压支架底座进行有限元分析;建立底座模型并进行分析,确定其危险工况和其加载的方式;建立有限元模型并对其分析,确定了应力集中和位移变形最大位置以及每种危险工况的加载方式。根据有限元的分析结果,对底座结构进行拓扑优化,并以质量、最大应力和最大变形位移为优化目标,进行尺寸优化。优化后底座最大应力最大减小了79.7%,最大变形位移最大减小了53%,质量减少了3.7%,底座的整体强度得到了提高,同时实现了底座的轻量化,疲劳损伤和变形位移较小,达到了预期的优化目的,安全系数均得到了提高。     

热通量传感器的应用及检定

通过对热通量传感器在新材料的研制及热分析仪参量测量领域的研究,分别给出了其在表面安装和热分析仪中的应用方法,并针对应用中出现的问题提出解决方案,同时通过比较法求解检定常数。给出了热通量传感器的检定方法,提出了热通量微观效应的概念,对埋入绝缘材料和表面镀金属层热偶的微观效应进行了分析。结果证明,周围材料的不同是影响检定误差的重要因素。     

基于有限元分析的大量程力传感器设计改进

采用有限元法对现有的80t大量程力传感器进行分析,并根据电桥原理获得满量程的输出电压值,从而指出其精度较低的原因,并重新确定了贴片方式;通过试验对改进的结果进行了验证,结果表明,通过有限元法对传感器贴片方式的改进取得了明显的效果。     

平膜片式压力传感器有限元分析

本文用有限元方法分析平膜片式压力传感器弹性元件表面径向应变及切向应变与薄膜应变片阻值变化的联系后,根据电桥原理得到与其输出电压之间的关系,最终并分析了传感器之非线性精度。     

管道裂纹缺陷漏磁场的有限元仿真

提出了一种海底油气管道裂纹漏磁检测的有限元分析方法。首先根据麦克斯韦方程组和三维有限元分析原理建立了数学仿真模型,并将仿真结果与实际检测实验数据进行比较,验证了该方法的可靠性。最后,通过仿真分析得出了裂纹的深度、宽度等几何参数对漏磁信号特征的影响规律,并给出它们的关系曲线。该方法为实际利用漏磁场分布检测海底油气管道裂纹提供了重要的依据。     

基于AlN声表面器件的设计与分析

声表面波器件是一种利用压电材料的压电效应与逆压电效应工作电子器件,文章首先详细描述了声表面波器件的设计与仿真过程,运用有限元分析的方法分别计算了利用声表面波的SAW器件与利用体波的BAW器件的性能与各项参数,对相关的器件进行了计算分析,分别用上述方法研究了基于AlN薄膜的声表面波器件和悬臂梁结构的体波器件,推导得出了器件的电学导纳与频率之间的关系,通过分析器件的导纳-频率曲线,推导出器件内部声波的模式以及合适的工作频率,最终得出在IDT周期为8微米的情况下,SAW器件的理想工作频率是0.7～1.95 GHz,BAW器件的理想工作频率在0.6～3.2 GHz的结果.     

薄膜高温热流测量技术研究

薄膜热流传感器具有响应时间快,体积小等优势,可用于航空、航天等领域高速飞行器表面短时间的高温热流瞬态测量。热流传感器原理基于不同热障层薄膜下薄膜热电偶温度变化量的大小,通过离子束溅射镀膜工艺成功制备快速响应薄膜高温热流传感器。试验结果表明:该传感器热响应时间可达0.1s,温度可达900℃。     

板坯连铸凝固传热过程的有限元模拟

在建立板坯连铸凝固传热数学模型的基础上,采用有限元软件MSC Marc对国内某板坯连铸机的凝固过程进行模拟,并对其仿真结果进行分析.     

龙门起重机械有限元计算及结构优化

利用ANSYS有限元分析软件对门式起重机不同工况的结构静强度和静刚度进行分析,并利用matlab遗传算法工具箱对一主梁结构进行优化,优化后的结构重新利用ANSYS建模并求解,得到优化后的结构静强度和静刚度。