用于板壳应变检测的新型FBG传感器

在板壳材料实际装配过程中,由于预应力和尺寸位置偏差等因素的存在会产生装配变形,研究变形和应变分布最常用的方法是利用光纤光栅传感器阵列对其进行检测。目前表面粘贴式光纤光栅(FBG)传感器的封装体积较大,很难与工件达到完全贴合,检测精度低,难以实现大曲率跨度结构的变形检测。根据光纤光栅传感理论,研究并设计了适用于变曲率板壳结构的不锈钢箔片封装FBG传感器,使得该传感器能够与工件实现最大程度的贴合。同时利用悬臂梁加载试验对其应变灵敏度系数进行标定,采用ANSYS有限元软件和试验结果进行分析对比。结果表明,新型封装传感器提高了应力测量灵敏度且适应曲率为0. 005～0. 0075的板壳结构变形检测。     

面向车门关门力的密封胶条分部曲率优化设计方法

车门关门力是衡量整车质量的重要指标之一,而车门密封胶条结构特性是影响车门关门力大小的主要因素之一。通过分析车门密封胶条结构特性以及压缩特性,并由此提出了一种新的分部曲率优化设计方法。即为在满足密封胶条优化的边界条件下,根据曲率变化为零处作为分位点,对密封胶条结构进行分部曲率划分,针对不同部分轮廓的曲率进行优化设计。然后利用有限元仿真软件计算结果并证明该方法的有效性,为车门密封胶条的前期结构设计和优化提供了指导。     

曲率测量技术在微机电系统薄膜残余应力测量中的应用

在比较曲率测量技术常用的Stoney公式及其修正式的基础上,利用有限元分析方法,建立薄膜/基底结构的有限元模型,给出一种薄膜残余应力的等效施加方法,从两个方面详细分析并对比这两个公式在微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)薄膜残余应力测量中的检测精度.仿真及分析结果表明,修正后的Stoney 公式在很大程度上提高薄膜残余应力的测量精度,使曲率测量技术的适用范围得到较大扩展.但是当薄膜厚度接近于基底厚度或结构处于大变形状态下,修正式的计算精度也将受到较大影响,此时可以采用有限元分析方法来获得临界状态值,以提高残余应力的检测精度.同时,通过有限元分析,证实曲率测量技术应用中存在的另一个问题,即曲率的空间分布不均匀性现象.     

新型二自由度微动工作台的设计和有限元分析

介绍了一种无耦合运动的二自由度微位移工作台,该结构便于微位移工作台尺寸的小型化。文中推导了工作台载荷与位移的关系式;采用有限元的方法对工作台三维模型进行仿真计算,得到该工作台对应于载荷的位移和应力值。有限元计算的结果和推导公式的计算结果相吻合。     

气门弹簧CAD／CAPP集成软件的研究与开发

本文介绍了气门弹簧ＣＡＤ／ＣＡＰＰ集成软件的研究与开发情况,该软件采用面向对象的方法封装了气门弹簧有限元应力计算程序和结构参数化程序,能自动绘制弹簧工程零件图。     

基于无网格仿真技术的特种车体结构分析

为了提高CAE结构仿真计算的效率,缩短产品的设计研发周期。文中探索研究了无网格结构分析技术在复杂结构CAE仿真分析中的应用。以典型特种装备车体结构为对比,采用无网格技术仿真计算了车体结构的模态、静态及动态强度特性,计算结果与有限元方法之间的相对误差分别只有4.8%、2.5%和1.9%,无论是模态振型还是应力分布状态,无网格方法和有限元方法之间均具有很好的一致性。同时,相比于有限元方法,无网格方法的仿真计算效率提高了79.4%。为工程设计人员在产品设计过程中同步高效地开展结构的CAE仿真分析工作提供了有效的分析手段。     

基于ANSYS的带簧油封径向力分析

提出一种考虑弹簧初应力的油封径向力有限元计算方法,即通过二维轴对称模型实现带簧油封的径向力计算。该模型中通过圆管来等效油封弹簧,并可以实现弹簧初应力现象的模拟;圆管模型的材料属性由2种状态下(弹簧装配在油封上和油封装配在轴上)弹簧的拉力转换得到,转换关系通过试验与仿真相结合的办法获得,最终实现了带簧油封2种状态下的径向力有限元计算。通过径向力测量仪验证计算结果的正确性,同时发现弹簧所产生的径向力并非百分之百转化为油封径向力。     

贴片工艺对微加速度传感器CV特性的影响

针对设计制作的硅三明治MEMS电容式加速度传感器,利用COMSOL软件建立了封装结构有限元模型,仿真分析了贴片工艺对传感器芯片变形的影响。通过对贴片前后传感器CV特性曲线的测试,发现贴片后传感器在测量CV特性曲线时中间质量块会经历平动和转动的过程,曲线会出现明显拐点,提出了利用CV特性曲线计算贴片后传感器敏感质量块偏移大小和扭转角度的方法,通过该方法计算的结果与有限元仿真结果相符。     

湿热对高聚物封装测量性能的影响研究

本文通过潮湿和温度对用应变片测量高聚物封装的机械性能的测试精度的影响的分析,给出了一种通过补偿提高测量精度的方法.本文还利用有限元方法仿真了高聚物受湿热作用的应力分布.该方法及分析结果可以有效的用于对电子芯片封装的可靠性研究中.     

用于壁面切应力测量的微传感器设计

壁面切应力的测量是流体动力学领域中一项非常重要的测试任务,采用MEMS技术设计、加工的微型切应力传感器能够为壁面切应力的测量提供新的手段.微传感器设计过程中推导其浮动单元线性位移与弹性梁宽度的关系,通过限位装置提高了微传感器的抗过载能力.有限元仿真结果与试验模态分析的最大偏差为8.2%,表明仿真过程中对结构进行的简化以及单元的选取是合理的.加工过程中,采用等离子刻蚀工艺形成传感器的结构,湿法刻蚀工艺完成浮动单元的释放,所加工传感器的整体尺寸为3.4 mm×2.5 mm×0.6 mm.开发了一种封装结构实现传感器与壁面的平齐安装.风洞试验结果说明在0～30 m/s风速范围内传感器的灵敏度为51.2 mV/Pa,该传感器可以用于壁面切应力的测量.     

电磁MEMS微镜贴片封装残余应力测试与特性研究北大核心CSCD

针对在MEMS微镜贴片封装过程中引入残余应力的问题,文中基于层合梁理论,研究了MEMS微镜芯片贴片热变形的影响因素及其变化规律;此外,基于欧拉-伯努利梁模型和有限元分析,建立了轴向应力与微镜Piston模态的谐振频率间的解析关系;实验验证了不同封装参数影响下微镜样品的Piston模态频率偏移程度,评估了影响样品中残余应力水平的因素及其变化趋势,结果与理论分析、有限元仿真一致,为MEMS微镜贴片封装优化设计提供了技术支撑。     

液压挖掘机工作装置应力测试与有限元分析

以某型号的液压挖掘机工作装置为研究对象,采用贴电阻应变片的方法对动臂和斗杆进行静应力测试,并利用ANSYS有限元软件对工作装置展开仿真计算分析,通过将应力实测值与仿真值进行比对验证了有限元模型的正确性,为工作装置进一步结构优化设计提供了参考依据。     

岸边集装箱起重机钢结构的有限元仿真计算

采用数值计算中的有限元理论和Ansys程序,对45 t-22 m岸边集装箱起重机整体钢结构进行建模,提出了大梁异形截面的仿真方法和偏轨梁的加载方法,求解有限元模型并得出各工况下的结构应力,证明钢结构设计满足要求。文中所述仿真计算研究也为结构优化设计提供参考。     

SolidWorks Simulation在半导体封装设计中的应用

有限元分析(FEA)软件作为计算机辅助工程软件的主体,目前在工业设计领域已经得到了广泛的应用。其中Solid Works3D建模和Simulation软件较为著名,它允许工程师试验各种材料和设计,以最大限度降低产品的重量和成本。通过分析软件,工程师可以模拟仿真设计,并可在新产品制造和生产之前发现和解决潜在的设计问题,减少后期工程变更,降低产品研发成本。现就半导体封装设计的新产品结构确认、热阻模拟、产品应力改善等方面做应用举例分析,从而为半导体封装的复杂结构优化设计分析提供了新的方法和依据。     

梯度残余应力下多层膜结构的弹性变形

提出了一类Stoney延伸公式来表征多层MEMS膜结构的曲率和其各层膜内沿厚度任意分布的残余应力之间的关系。推导出三层结构下的Stoney延伸公式,并利用它解决了残余应力沿厚度方向梯度分布的三层悬臂梁结构的变形问题。制造了一个Si3N4/p+Si/Si三层悬臂梁微结构,并测得其弯曲曲率,在p+硅层残余应力梯度分布和均匀分布两种情况下分别对该结构进行了仿真和解析计算。结果表明：所提出的Stoney延伸公式能比较准确地表征多层膜结构的弹性变形和其各层膜内任意分布的残余应力之间的关系;用平均残余应力代替实际的梯度残余应力,会对结构变形的预测带来更大的误差。     

基于有限元法的塑料齿轮动态啮合接触分析

为研究塑料直齿轮在动态啮合过程中的应力分布规律,运用ANSYS Workbench建立了塑料直齿轮啮合副的有限元模型,基于接触有限元法对塑料直齿轮的接触过程进行了仿真分析,得到了塑料直齿轮的动态接触应力与齿根应力的分布规律,然后利用该方法研究了在不同工作载荷下塑料齿轮的动态啮合规律。计算结果表明:有限元数值仿真结果与采用赫兹应力理论以及刘易斯方程所计算的塑料齿轮应力值相吻合,验证了该方法的正确性;同时还获得了工作载荷对塑料齿轮啮合传动的影响,为塑料齿轮的啮合特性分析提供可行的分析方法。     

基于有限元仿真结果和车削实验的刀屑平均摩擦因数估计方法

刀屑摩擦因数的取值对工件已加工表面残余应力分布的有限元仿真结果影响很大,但一般有限元仿真软件并没有提供刀屑摩擦因数的确定方法。为此,提出了一种基于AdvantEdge FEM软件仿真实验数据,并结合车削实验及残余应力测定结果估计刀屑摩擦因数的方法。与AdvantEdge FEM软件默认的摩擦因数相比,按照该方法计算出的摩擦因数仿真所得到的车削工件的残余应力分布与实验测定的残余应力分布更为接近。 .     

采用实际模型对自动齿轮箱凸轮作动器的效率和磨损的研究

本文研究自动齿轮箱凸轮作动器的效率和磨损,着重于接触动力学。采用罚函数方法仿真凸轮和从动杆间接触,该模型基于有限元与连续弹性基础梁理论近似。采用Hertz理论考虑凸轮和从动杆间相对运动时主要曲率的变化计算基础模量。为比较接触力和不同凸轮轮廓的磨损,该模型仿真概括了整个档位。     

在役门座式起重机结构强度有限元分析方法

采用有限元分析软件MSC．PATRAN／NASTRAN对一在役门座式起重机建立整体结构计算分析有限元模型,模型中考虑了腐蚀对结构的影响,进行了两种危险工况下的应力计算,并给出结构中应力值较大的几个典型位置作为应力测试位置,进行应力现场测试。通过将有限元计算结果与实测应力结果进行比较,验证了有限元计算结果的可靠性,为在役门座式起重机的有限元强度分析提供了可行的参考方法。     

基于ANSYS的钢圈结构强度分析

运用ANSYS软件对钢圈进行弯曲工况下的应力分析,计算该工况下钢圈应力强度的大小及分布。计算结果与实践中钢圈受弯矩载荷作用出现断裂的情况相吻合。分析计算结果表明,钢圈强度的有限元仿真分析是实现轿车结构部件强度的有效手段。