压电石英推力与推力矢量传感器的研制

介绍了一种压电石英推力与推力矢量传感器,建立了传感器力系等效转换数学模型。采用有限元分析预估了推力与推力矢量传感器的固有频率,并通过实验模态分析法对传感器进行了精确测试,得出了传感器系统的前4阶固有频率、阻尼比和留数等模态参数;通过静态力加载实验获得了传感器的各项静态性能指标。结果表明:该压电石英推力与推力矢量传感器具有良好的静态和动态特性指标、线性度、重复性以及固有频率等参数都达到CIRP-STCC规定的测力仪使用标准。     

火箭发动机推力矢量测量平台的原理与结构

介绍了一种新型压电式火箭发动机推力矢量测试方法,该测试系统的测力平台由4个3维压电石英力传感器构成,利用每个传感器获得的3个分力信号,将其带入推力矢量反求公式,即可获得各推力矢量偏心参数.通过空间加载试验可知,该压电推力矢量测量系统的推力测量误差不大于0.3%,同时能准确测量出偏移量δ和偏斜角α等参数.理论分析和空间加载试验结果均表明,该推力矢量测量平台结构合理,方法可行.     

基于有限元方法的三维微动平台设计

为了获得结构简单、紧凑的三维微动平台,采用并联结构设计平台的新构型。首先,基于直角柔性薄板结构,对微动平台进行了结构设计,所设计平台既可实现x、y方向的平动,又可实现绕z方向的转动,且具有较大的工作台面;然后,采用有限元方法对微动平台的位移、应力等静态特性,以及模态、频率响应、阶跃响应等动态特性进行分析;最后,通过实验对所设计平台的静、动态特性进行了测试。结果表明:在120V的驱动电压作用下,平台沿x、y方向的最大位移分别为24.08μm和23.24μm,绕z方向的转角为139μrad;平台沿x、y方向及绕z轴的固有频率分别为2.25kHz,2.28kHz和4.01kHz;在50N的阶跃力作用下,平台沿x、y方向的稳态位移分别为2.40μm、2.45μm,响应时间约为2ms。     

压电式推力测试系统动态性能分析与改善

姿控火箭发动机推力测试系统的动态性能对于推力测量的准确性具有重要影响.采用方形脉冲力模拟发动机推力,对压电式推力测试系统进行了动态标定,根据频响特性曲线建立了测试系统的高阶传递函数模型并获得了动态性能指标.针对测试过程中的超调和振荡,基于高阶传递函数模型,采用阻尼补偿法对推力测试系统的输出进行补偿.结果表明,经过补偿后误差减小,改善了压电式推力测试系统的动态性能.     

基于Backstepping的带推力矢量飞艇姿态控制系统设计

推力矢量控制技术可以有效地解决飞艇低速飞行时舵效不足的问题,但其具有很强的非线性特性,加之飞艇体积庞大,易受风干扰,所以经典的控制器难以满足要求。Backstepping是一种基于递推反演的非线性控制方法,特别适用于强非线性及存在不确定性的系统。针对飞艇的六自由度非线性模型,引入Backstepping方法对带推力矢量飞艇设计了姿态控制器并进行了仿真验证,结果表明所设计的非线性控制器具有良好的动态性,实现了对受扰系统的全局镇定和对给定偏航角的渐进跟踪。     

基于石英晶片扭转效应的微小推力测量研究

针对毫牛(mN)级电推进器输出推力的动态测量难题,该文基于压电式扭矩传感器开发了一种微小力测量装置,通过将推进器端“小力 大力臂”转化为测量端“小力臂 大力”的方式,将推进器输出的微小力转化成扭矩测量,实现了毫牛(mN)级微小力的测量。通过电磁力施加标准微小力的方式对测量装置进行静态标定,非线性误差和重复性误差分别为1.26%和1.43%。采用脉冲激励响应实验法获得测量装置在推力测量方向上的固有频率为35 Hz。试验结果表明,该测量装置对mN级电推进器微小输出力测量的可行性。     

0-3型水泥基压电复合材料有限元分析与优化

用ANSYS有限元软件对纯压电陶瓷(PW)及0-3型水泥基压电复合材料(PCM0)依次进行静力、模态、谐响应及瞬态动力特性力-电耦合场分析,并以PCM0半径(Rc)和厚度(Hc)为变量对进行材料量优化设计。相比PW,PCM0垂直于极化方向的电位移增大10.9%,使压电应变常数增大;响应频率减小,呈稳态响应特性;水泥掺入对PCM0迟滞效应影响可接受。PCM0最优材料用量对应的Rc、Hc分为5.1mm、0.76mm。     

基于可测性分析的模拟电路多频测试矢量生成

提出一种基于可测性分析的模拟电路多频测试矢量自动生成方法。根据待测电路可利用的测试点,进行测试点优选和模糊元器件确定,实现可测性分析;应用灵敏度分析,实现多频测试矢量自动生成。实验结果表明,该方法对模拟电路测试矢量生成非常有效,具有很强的实用性。     

集成电路测试平台需求趋势分析

随着半导体科技的不断发展和进步,集成电路的集成度越来越高,对测试平台的需求也在不断变化。本文以十二五计划为时间节点,回顾之前国内测试设备选型历程,并分析了测试平台的发展趋势,对测试平台的选型给出了建议。     

基于ADINA的PZT压电陶瓷有限元分析

压电陶瓷器件因边界条件和应力状况的复杂性而导致传统试验手段对其研究具有一定的局限性,该文针对这一特点,根据压电体结构场和电场的耦合性建立了与试验结果相一致的压电陶瓷有限元模型,利用大型有限元分析软件ADINA经过建立几何模型,定义边界条件,定义材料和耦合计算等步骤系统的分析了典型PZT压电陶瓷在电压作用下的变形问题,证实了模拟结果与真实试验结果的一致性,为实现对压电陶瓷形状和振动的控制奠定基础.     

Sol—Gel法制备Li2B4O7薄膜

用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法在以单晶Ｓｉ（１１１）为基底材料上制备出了Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７薄膜，对其工艺过程进行了研究，讨论了主要控制参数的作用。     

基于Pro/E的吊钩有限元分析

有限元作为一种融力学分析和计算机技术与一体的数值分析方法,已经广泛应用于工程技术各个领域。主要介绍了有限元分析的理论,并以吊钩为例,说明有限元分析的过程和有限元分析软件的应用。首先在Pro/E零件模式中对吊钩进行三维实体建模,在Pro/MECHANICA模块下进行吊钩有限元分析的前处理和具体有限元计算。并将分析的结果以网格和色彩云图的形式表现出来。通过将分析的结果与实际材料特性相比较,确定吊钩在额定载荷下的受力变形情况,预防意外的发生。     

采用有限元方法分析直流电磁铁吸合过程

本文建立了直流电磁铁电磁吸力计算的有限元模型,模型中考虑了漏磁通和铁磁材料的非线性。本文还计算了衔铁处于不同位置时的磁场分布及漏磁率,得到了铁心中、衔铁中的磁密以及衔铁受到的电磁吸力随气隙变化的规律。有限元方法的分析结果对学生掌握＂电工学＂课程中电磁铁的吸力计算及吸合过程中的电磁规律有一定的帮助。     

基于Matlab的电场有限元数值计算分析

有限元法是对电磁场进行数值求解的重要方法,也是本科电磁场课程的教学内容之一.论文结合本科教材阐述了对电场进行有限元计算时的数学模型和算法原理,介绍了Matlab软件基本的矩阵处理编程方式和电场场域有限元分析的算法框图.进而联系教材中一个电器的电场电位分布计算实例,在Matlab环境下进行有限元计算编程的实现.数值解与解析解的比较结果表明Matlab应用在对电磁场进行有限元计算所具备的合理性与简易性.本文对本科教学中帮助学生理解电磁场的数值计算及其编程实现有一定的参考意义.     

一种高效的夹心换能器有限元设计方法研究

夹心式压电换能器是多种设备的核心器件.该文提出了对换能器前后两部分分别设计和仿真的方法,比传统的按整体进行计算和仿真的方法实现了更高的仿真设计效率:首先,对前后部分分别进行仿真与优化,实现前后部分的谐振一致性;其次,把前后部分模型整合实现对整体的仿真和调整;最后,按最优方案制作换能器,并与传统方法设计的换能器进行实验对比.通过实验证明,按照该文提出的方法,加工装配的换能器不仅研制周期短,且品质因数高、谐振阻抗小、有较大的有效机电耦合系数.     

Cymbal换能器的有限元动力学分析

用有限元法和ANSYS5．7软件模拟、分析了Cymbal换能器的动力学特性。在模态分析的基础上进行了动力学分析，计算了Cymbal换能器前3阶振动模态的位移分布曲线，速度分布曲线和加速度分布曲线。研究了Cymbal换能器的不同空腔高度与它的谐振频率、位移、加速度和速度分布曲线之间的关系。研制了Cymbal换能器样品。ANSYS5．7软件的Cymbal换能器动力学分析结果与用POLYTEC PSV300-F Scanmng Laser Vibro-meter型激光扫描仪对Cymbal换能器样品的实测值相近。     

基于有限元分析法的激光剥离技术中GaN材料瞬态温度场研究

用有限元分析法模拟计算Al2O3／GaN的激光剥离，分析了采用不同能量密度脉冲激光辐照时GaN材料内的瞬态温度场分布。采用波长248nm的KrF准分子激光器对Al2O3／GaN样品进行激光剥离实验。实验结果与有限元数值模拟结果一致。分析了影响GaN材料温度场分布的因素，在激光光源一定的条件下，温度随时间和深度变化较快。在实现激光剥离时，脉冲激光的能量密度应不低于阈值条件，但为了避免温度过高对器件产生损伤，脉冲激光的能量密度存在上限。多脉冲激光辐照时，脉冲频率是另一关键参量，计算得到了不同能量密度的脉冲激光辐照时频率的选取范围。     

基于有限元方法的光纤加速度计灵敏度仿真分析

阐述了光纤加速度计的工作原理,利用有限元方法得到光纤加速度计两弹性柱体外半径上节点的径向形变△R,并通过公式计算得出加速度灵敏度值39.69 dB(0 dB=1 rad/g),最后依据仿真得到的结构材料参数,研制了光纤加速度计,并测得其加速度灵敏度为39.43 dB,与仿真结果相差0.26 dB,实验数据与仿真结果相吻合.研究结果表明,利用有限元方法对光纤加速度计加速度灵敏度性能进行仿真具有一定可行性,该研究对芯轴式推挽型光纤加速度计的结构设计和广泛应用具有重要的理论指导意义.     

基于ANSYS的压电微悬臂双梁的有限元分析

提出一种新型的对偶子式的压电微悬臂双梁,采用简化的等效器件建立数学分析模型,利用ANSYS对这种对偶子微悬臂梁进行模拟仿真分析,得出微悬臂梁的振型、固有频率及其在受外加负载时的形变和电压输出。同时分析微悬臂梁的几何尺寸对它们的影响,以便更好地指导实际工艺。