基于BTO／CNTs复合压电薄膜制备

介绍了一种新型的钛酸钡／碳纳米管（BTO／CNTs）压电薄膜的制备方法及其特性研究,利用BTO纳米颗粒、CNTs和聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为原材料,采用改进的sol—gel法制备出厚度均匀的复合薄膜,使用油浴极化法在一定条件下对复合薄膜极化。并利用SEM表征制备复合薄膜的掺杂效果,发现CNTs的加入加快了电子的转移速率。在周期性的外力作用下,发现其电压输出波形符合阻尼振荡模型,并测试不同配比下复合薄膜的压电电压输出,得出最佳BTO／CNTs质量比为10：l时,薄膜的输出电压最高可达4V。     

几何结构对复合薄膜巨磁阻抗效应的影响

复合薄膜的巨磁阻抗(GMI)材料的几何结构改变会对其GMI效应产生影响,实验已证实.但目前对GMI效应的理论尚不完善,缺乏对该现象的理论研究.通过经典电磁理论建立了复合薄膜结构的GMI效应的理论模型,并利用模型仿真不同结构参数下典型三层复合薄膜的GMI特性,系统研究了几何结构对复合薄膜GMI效应的影响,并得到结论:在复合薄膜结构中,存在一个最佳的导电层厚度,使GMI效应达到最强;导电层宽度的增加对GMI效应有增强作用.     

基于PANI/PdO复合薄膜的压电甲烷传感器

研究了一种基于压电原理的甲烷传感器。运用化学氧化聚合法和层层自组装法制备了对甲烷气体敏感的PANI/PdO复合薄膜,通过溅射工艺将薄膜生成在压电材料上,利用敏感薄膜对甲烷的吸附改变晶振频率,从而检测出甲烷气体的含量。实验表明:压电甲烷传感器具有较好的选择性,在0%~2%的甲烷体积分数范围内具有较好的线性输出。     

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。     

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。     

柔性复合压电薄膜的制备及其电导率研究

将具有优异导电性能的碳纳米管(CNT)与压电材料钛酸钡(BTO)复合于高分子有机材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,制备出了具有低内阻的柔性复合压电薄膜,研究了制备的薄膜在不同极化条件下的开路电压以及不同体积配比的BTO/CNT压电薄膜的电导率。实验结果表明,在电场为3.6 kV/mm、温度是90℃、时间为60 min的极化条件下,当BTO与CNT的体积比N为2∶3以及BTO与CNT混合颗粒占PDMS基体的总体积比V为8%时,能得到具有最佳电导率的复合压电薄膜。     

磁敏感器复合薄膜巨磁阻抗效应的产生与增强机理研究

磁性层/导电层/磁性层结构合薄膜比单层膜具有更强的巨磁阻抗(GMI)效应,但其GMI效应产生和增强的机理尚不完全清楚.本文从经典电磁理论出发,建立了复合薄膜GMI效应的理论模型,利用模型仿真了典型的磁敏感器复合膜CoSiB/Cu/CoSiB的GMI特性及其内部电流的分布.通过研究得到结论:复合结构中的“类趋肤效应“是产生GMI效应的主要原因;各层之间的相互电磁作用和导电层的高电导率特性是使复合结构GMI效应得到加强的原因.     

采用弹性基底的磁电复合结构有限元分析

介绍了一种将磁致伸缩材料和压电材料粘贴于弹性基底上构成的磁电复合结构,并针对Terfenol-D尺寸确定情况下,PZT-5H长度及弹性基底长度对结构一阶纵向谐振时的磁电特性的影响,采用有限元方法进行了优化分析和设计。结果表明:PZT-5H的最优长度与Terfenol-D等长时,弹性基底存在最优长度,可使结构磁电转换系数最高,且改变弹性基底长度可以调整结构的谐振频率,并进行了实验验证。     

基于有限元的PCB板上关键元件热可靠性分析

电子设备不断地微型化,热设计就显得越来越重要。体积小、布局紧凑,导致元件温升越高,从而大大降低系统的可靠性。为此文章从热传输原理出发,运用ANSYS有限元软件分析印刷电路板(PCB)上关键元件工作时的温度场分布,确定PCB的高温区和低温区。并通过实例计算不同布局的PCB的温度场,通过比较得出较为合理布局方式。优化布局,降低PCB板的最高温度,提高系统的可靠性。     

碳化硅增强钛合金基复合材料热残余应力的有限元分析

为探寻热解碳层对涂碳SiC纤维增强Ti-15-3钛合金基复合材料（C-SiC/Ti-15-3）中热残余应力的影响,基于复合材料细观力学方法,建立在不同热解碳层厚度时C-SiC/Ti-15-3复合材料的有限元单胞模型,模拟复合材料中热残余应力的分布.研究发现,在SiC纤维表面增加碳涂层能明显降低复合材料中的热残余应力,SiC表面的热解碳层厚度对复合材料中的热残余应力有很大影响;随着热解碳层厚度的增加,最大von Mises等效应力和径向应力呈现先减小后增大的趋势.     

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。     

基于ABAQUS的沥青路面有限元仿真模型研究

阐述沥青路面水损坏机理,介绍ABAQUS有限元仿真软件,利用ABAQUS非线性动态分析能力建立了沥青路面渗流场、应力场三维有限元数值模型,对孔隙水压力、三向应力及竖向沉降的发生及变化规律进行探讨,并在某高速公路上建立试验段进行试验验证。由算例分析可知,用ABAQUS有限元软件模拟沥青路面降雨条件下的渗流场及移动荷载下的应力场是可行的,效果良好。     

基于有限元法的滚珠丝杠传动过程中的温度场和热变形仿真

为减小精密机床进给传动过程中传动发热对机床进给精度的影响,考虑丝杠导程引起表面积变化及螺母移动对温度场的影响,建立滚珠丝杠传动过程中温度场和热变形的数学模型. 应用有限元法(Finite Element Method, FEM)对该模型进行数值模拟,得到滚珠丝杠传动过程中温度场的分布规律以及温度对丝杠变形的影响关系. 结果可为机床进给传动系统散热结构的设计和丝杠热变形误差补偿设计提供依据.     

PPy-CeO2复合薄膜柔性NO2传感器的制备与气敏特性研究

以吡咯(Py)单体为前驱液,六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O)为氧化剂,通过化学氧化聚合法与自组装相结合工艺在柔性聚酰亚胺(PI)衬底上制备聚吡咯-二氧化铈(PPy-CeO2)复合薄膜.通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及X射线衍射(XRD)、X射线电子能谱分析(XPS)对纯PPy和PPy-CeO2复合材料进行了表征分析,结果表明PPy-CeO2呈典型的核-壳结构.在室温条件下研究了纯PPy薄膜和PPy-CeO2复合薄膜对二氧化氮(NO2)的响应特性,结果表明,PPy-CeO2复合薄膜传感器显示出更优的响应特性,灵敏度为纯PPy薄膜传感器的12.6倍,且具有良好的重复性和选择性.最后讨论分析了PPy-CeO2复合薄膜传感器的NO2敏感机理.     

Finite element analysis of laminated composite shell junctions

The axisymmetric bending of laminated composite shell junctions have been analysed by the finite element displacement method using laminated anisotropic shell theory. Numerical results have been presented for cylinder-cone shell junction and cylinder-geodesic-isotensoid dome junction. These results have been compared with results for isotropic case.     

Finite element flutter analysis of composite skew panels

A finite element method is used to study the dynamic instability of laminated composite skew panels subjected to supersonic flow. The FEM employs eight-noded isoparametric elements which take into account transverse shear deformation. The linearized Piston theory is applied to assess the aerodynamic loads. The effects of skew angle on critical aerodynamic parameters are investigated for different aspect ratios, boundary constraints, fibre orientations and lamination schemes. It is observed that the skew angle has a stabililzing effect on the flutter boundary, whereas couplings have a destabilizing effect. The higher aspect ratio is also found to exhibit a stabilizing effect on the flutter boundary.