多层弯曲磁芯微执行器的吸合现象

从多层弯曲磁芯微执行器的模型及原理出发,应用静磁执行器的吸合方程,分别用磁动势控制模型和磁通控制模型对多层弯曲磁芯微执行器的吸合现象进行了理论分析．计算及仿真结果表明：多层弯曲磁芯微执行器存在临界吸合角度,磁动势控制模型的临界吸合角度约为其最大旋转角度的44％;磁通控制模型的临界吸合角度约为其最大旋转角度的72．35％．磁动势控制实验结果与理论计算值误差约为8％．     

形状记忆合金驱动的微执行器

以TiNi基为代表的形状记忆合金（SMA）具有做功密度大、可恢复应变应力大、驱动电压低、良好生物相容性等优点，在微执行器领域具有极为广阔应用前景。本文主要总结了TiNi基SMA丝、薄带、薄膜在微执行器方面的国内外研究应用现状，并对目前SMA在微驱动领域应用所存在的问题及其未来的发展趋势进行了分析讨论。     

发火控制电路中微执行器

本文针对引信发火控制电路中微执行器输出力矩弱的特点,利用微沟道和凝胶纤维把化学能转化成机械能形变技术,设计了一种新型MEMS微执行器.这种微执行器是通过静电力克服机械弹性力使极板产生相对运动,控制发火控制电路的导通;利用凝胶纤维的收缩力解除引信发火控制电路保险从而达到开启和关闭的目的.文中对所设计的结构进行ANSYS仿真,验证它的可行性并优化了结构参数.这种新型微执行器最大的特点是功耗小,输出功率大,具有很高的机械效率.     

基于磁化机理的超磁致伸缩执行器磁滞模型

通过分析超磁致伸缩材料磁畴在外加磁场作用下的运动规律,建立了超磁致伸缩执行器基于磁化机理的磁滞模型。该模型结合执行器的工作条件,充分考虑了材料的非线性和滞回特性。模型包括磁致伸缩和磁化两个子模型,磁致伸缩模型描述了材料应变λ跟磁化强度M之间的关系;磁化模型描述了有效磁场Heff、无磁滞磁化Man、可逆磁化Mrev、不可逆磁化Mirr、总磁化强度M之间的关系。通过对实验测试结果进行分析,验证了模型能准确描述输入电流I与输出应变λ之间的关系。     

交流电机磁动势问题的研究

交流电机包括同步电机和异步电机,两者都既可以用作发电机,也可以用作电动机。电机磁动势是由全电流定律引出的描述电路与其产生磁场之间关系的物理量,其具体数值（NI）与交流绕组的类型以及电机的相数有关。本文主要论述了拥有不同类型绕组的交流电机电动势的一般形式,并对电磁转换过程中能量的损失做,分析。同时也对磁动势计算过程中的两个重要参数——短距系数和分布系数分别进行了介绍和解释,论述了其取值对于消除电机中谐波的影响。最后通过类比的方法给出交流电机绕组电动势的分析方法,并将之与磁动势进行比较。     

大型电力变压器直流偏磁现象分析

随着社会的不断进步以及经济的快速发展,电力业也得到了较快的发展,进而大型电力变压器出现直流偏磁现象也屡见不鲜。而大型的电力变压器经常出现直流偏磁现象就会在一定程度上影响变压器运行的可靠性和稳定性,进而就会影响变压器的正常使用。因此,我们应加强研究与分析大型电力变压器直流偏磁现象,进而有效地找到变压器出现此种现象的原因,从而有效地避免变压器出现此种现象。本文就针对大型电力变压器直流偏磁现象进行具体的分析与讨论。     

新型动磁式直线振荡电机设计

针对短行程、高频往复运动应用场合,提出动磁式直线振荡电机新结构。该电机由单相交流电源驱动,含两C型外定子,无需内定子,结构简单、加工方便、电磁推力可控性好。采用等效磁路法与有限元法分析并推导该新型直线振荡电机关键参数计算公式及设计依据,提出实验测试方法,测得电机静态推力及空载反电动势。结果表明,该电机电磁推力与绕组电流成正比,与动子位移无关,电磁推力系数与反电动势系数基本相等。     

微位移致动器中磁一机械能转换效率的研究

本文研究了微位移致动器中磁能到机械能的转换效率K.计算方法实分别计算其受压状态下的总磁能以及由磁弹耦合作用产生的机械能.通过计算发现Terfeno1-D在其线形工作区间具有85% 左右的转换效率,实压电材料的2～3倍,是一种极具前途的磁致伸缩材料.     

压磁式测力计的线性补偿

压磁式测力传感器是利用铁磁材料的压磁效应来测量受力大小的.因其具有抗冲击、过载能力强、耐高温和潮湿、输出信号大、输出阻抗低等特点,故而在较为恶劣的环境中得到了广泛的应用.     

动磁式直线压缩机的电磁力及其等效电路模型

推导了动磁式直线压缩机中电磁力的表达式,并利用简化分析式和有限元分析方法模拟分析了直线电机主要结构参数对电磁力的影响。研究表明,电磁力随直线电机气隙高度的增大而减小,随环状永磁体的半径和厚度的增大而增大。分析式和有限元模拟结果具有合理的一致性。同时,建立了动磁式直线压缩机的等效电路模型,推导了获得压缩机整机最大能量转换效率的表达式及各个参数对该转换效率的影响,并得到了最大能量转换效率下的活塞面积。     

基于滑模输出反馈与输入成形控制相结合的挠性航天器主动振动抑制方法

针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题，提出了一种基于输出反馈滑模控制和输入成形振动抑制方法相结合的主动振动控制策略。输入形成器作为前馈控制器作用在反馈回路的前相通道，通过改变输入命令的作用形式，在保证参考模型（标称对象）完成指定的姿态机动的同时抑制掉对系统影响较大的挠性结构的振动；而对于闭环控制回路，考虑挠性结构模态不可测、模型参数具有不匹配不确定性以及外干扰力矩的作用，在输出反馈滑模控制的基础上，给出了仅利用输出信息的滑模控制器设计方法，保证跟踪参考模型的输出以获得要求的闭环系统的性能。将该方法应用于单轴挠性航天器的大角度rest—to—rest（静止到静止）姿态机动控制进行了仿真研究，结果表明，所提出的方法是可行而有效的。     

焊接微缺陷磁光成像检测有限元分析

目的 研究铁磁材料焊接微缺陷的磁光成像规律.方法 运用漏磁检测原理和法拉第磁致旋光效应,建立微缺陷三维有限元模型,分析微缺陷磁光成像过程与磁场之间的关联,研究不同提离值、励磁电流、缺陷宽度、缺陷深度下的磁光成像,以及探索这些因素对磁光图像特征的影响.在此基础上,对最小宽度为0.05 mm的微缺陷进行磁光成像检测实验,并...     

静电致动圆形微泵膜片的变形计算

针对静电驱动微泵（micropump）多能量域系统仿真中存在计算量大的问题,基于弹性力学小挠度变形理论和微机电系统中的静电驱动理论,建立了静电力驱动下圆形微泵膜片（membrane）的变形曲面方程,采用伽辽金加权残值法得到膜片变形和泵腔容积变化的半解析式,结果显示膜片的变形和泵的容积变化与驱动电压的平方成正比．采用本文公式建立微泵系统宏模型（macromodel）或集中参数模型,有助于提高微泵系统仿真的计算效率．     

Numerical Simulation of Nonlinear Dynamic Responses of Beams Laminated with Giant Magnetostrictive Actuators

This paper presents some simulation results of nonlinear dynamic responses for a laminated composite beam embedded by actuators of the giant magnetostrictive material (Terfenol-D) subjected to external magnetic fields, where the giant magnetostrictive materials utilizing the realignment of magnetic moments in response to applied magnetic fields generate nonlinear strains and forces significantly larger than those generated by other smart materials. To utilize the full potential application of the materials in the function and safety designs, e.g., active control of vibrations, the analysis of dynamic responses is requested in the designs as accurately as possible on the basis of those inherent nonlineary constitutive relations among stain, force and applied magnetic field existed in the materials. Here, a numerical code for the nonlinear vibration of laminated beams is proposed on the basis of a nonlinearly coupling constitutive model which fully behaves for the characteristics what are measured in experiments. It is found from this code that the natural frequency of the laminated beams changes with both the bias magnetic field and the pre-stresses, and the dynamic responses excited by an alternating magnetic field of simple harmonic form display strong nonlinear characteristics, for example, the frequency multiplication and the ultraharmonic resonance phenomena.     

Simulation Analysis and Experiment Study of Nanocutting with AFM Probe on the Surface of Sapphire Substrate by Using Three Dimensional Quasi-steady Molecular Statics Nanocutting Model

The three-dimensional quasi-steady molecular statics nanocutting model is used by this paper to carry out simulation analysis of nanocutting of sapphire in order to explore the effects of conical tools with different tip radii of probe and straight-line cutting at different cutting depths, on cutting force. Meanwhile, this paper uses a cutting tool of atomic force microscopy (AFM) with a probe tip similar to a semisphere to conduct nanocutting experiment of sapphire substrate. Furthermore, from the experimental results of nanocutting sapphire substrate, this paper innovatively proposes the theoretical model and equation that the specific down force energy (SDFE) during nanocutting by using AFM probe as the nanocutting tool, is approximately a constant value. This paper uses three-dimensional quasi-steady molecular statics nanocutting model to simulate calculation and obtain nanocutting down force. It is compared with the down force calculated by SDFE theoretical equation proposed for verification. As a result, the down force obtained by the paper's simulation is very close to the down force calculated by SDFE theory. Therefore, it can be verify that the three-dimensional quasi-steady molecular statics nanocutting theoretical model used by this paper is feasible. The SDFE proposed by this paper is defined as equating to down force energy dividing the removed volume of down press of the workpiece by the AFM probe. From the experimental data and the calculation results, it is found that the values of SDFE under different down force actions are almost close to a constant value. The three-dimensional quasi-steady molecular statics nanocutting sapphire workpiece model is to find the trajectory of each atom of the sapphire workpiecs being cut whenever the diamond cutter goes forward one step. It uses the optimization search method to solve the force equilibrium equation of the Morse force in the X, Y and Z directions when each atom moves a small distance, so as to find the new movement position of each atom, and step by step calculates the behavior during cutting.     

双稳态MEMS电磁微继电器响应速度的分析

本文设计了一种基于微机电系统(MEMS)技术的新型双稳态电磁微继电器,并对影响其响应速度的因素进行了分析.测试后,结果表明,器件在运行过程中的脉冲间歇期间能够保持稳定状态而无需额外功耗;并且能够实现通过调节运行幅度,来提高器件的响应速度,最短的响应时间可以达到0.3ms.     

滑移速度对铜石墨滑板材料摩擦性能的影响

为研究铜石墨滑板材料在不同滑移速度下的摩擦性能,从摩擦机理角度建立了滑板材料摩擦性能与滑移速度关系的理论模型,假定材料摩擦性能和滑移速度之间存在抛物线型关系,即存在一个最佳滑移速度区域,当滑移速度接近或处于此区域时,摩擦接触面石墨层的形成量和消耗量趋于平衡,材料表面形成了完整的石墨层,铜石墨滑板材料具有稳定的摩擦性能.在不同滑移速度下进行摩擦实验,采用扫描电镜分析磨损表面形貌,结果证明了理论模型的正确性.     

AFM线宽测量不确定度的分析与评定

详细分析了P47型原子力显微镜线宽测量不确定度的来源,给出了基于几何形状的线宽测量模型,提出了线宽测量不确定度的评定路线和方法。确定了探针针尖引起的测量不确定度是AFM线宽测量不确定度的主要来源,并对其进行了定量分析。普通Si3N4探针针尖引起的不确定度分量约占线宽总量的5%。     

浮置板轨道参数激励振动研究

浮置板轨道结构中,浮置板布置的周期性和不连续性导致轨道刚度的周期性变化。车辆行驶在浮置板轨道上时,轨道刚度的周期性变化会引起参数激励振动。为了研究该问题,将钢轨和浮置板视为模态梁,钢轨扣件和隔振器视为线性弹簧-阻尼器;车辆采用相邻车厢距离最近的两台转向架模型,建立了车辆-浮置板轨道耦合动力学模型。应用该模型分析了浮置板轨道参数激励振动的形成机理及影响因素,提出了减小参数激励振动的控制措施。计算结果表明:振动的频率成分主要为车轮通过浮置板的频率及其倍频;轮轨作用力随着车辆速度的提高而增加,随着隔振固有频率的减小而增加;调整浮置板下隔振器的位置和刚度可以降低参数激励振动引起的轮轨作用力。     

Size distribution-controlled preparation of graphene oxide nanosheets with different C/O ratios

A convenient and efficient preparation method for separation graphene oxide with well-defined size distribution is developed using a centrifugation technique. The graded profile of graphene oxide nanosheets with narrow size distribution is effectively controlled by varying the centrifugation speed. The results show that the oxygen content of graphene oxide is highly dependent on their size distribution. Graphene oxide nanosheet with large size shows a red-shift in UV–vis absorption spectra, compared to graphene oxide with small size. This phenomenon is interpretation by a density functional theory calculation. The present work will provide a simple method to prepare graphene oxide nanosheets with controllable size distribution and C/O ratio, which will be valuable for the functionalization of graphene-based hybrids and the fabrication of graphene nano-devices.