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。     

PZT-5H基压电纤维复合材料低频传感性能研究

随着地震勘探的深度越来越大,地震反射波不断向低频段发展,迫切要求开发低频传感器。该文设计制备了PZT-5H基压电纤维复合材料(MFC)悬臂梁式传感器,并将其应用于低频传感领域。通过有限元仿真模拟,力-电耦合分析探明了MFC悬臂梁结构中基板材料及结构尺寸参数对MFC电输出性能的影响规律,进而优化结构参数,研制了低频振动监测用MFC悬臂梁传感元件。对其传感性能进行了测试研究。测试结果表明,MFC悬臂梁可很好地感知低频振动加速度的变化,在低频段(5～190 Hz)时加速度灵敏度可达205 mV/g(g=9.8 m/s²)。     

多孔夹层压电复合材料的研究

使用多孔炭黑/P(VDF-TFE)导电复合材料与03型PZT/P(VDF-TFE)压电复合材料进行二次结构复合,形成多孔夹层压电复合材料,对其静水压压电性能进行了分析测试。研究结果表明,这种多孔夹层压电复合材料的静水压压电优值(d·g)比单层03型PZT/P(VDF-TFE)压电复合材料的静水压压电优值获得明显提高。     

双压电膜驱动器的有限元分析与实验研究

双压电膜是由压电材料层、环氧树脂层、金属层组成的复合板，将双压电膜组合在一起构成管内移动微小机器人的驱动器。该文以压电本构方程为基础，建立双压电膜驱动器的机电耦合的有限元模型，采用有限元分析软件对双压电膜驱动器进行静态和模态分析，同时对驱动器静态位移与固有频率进行测试。将有限元分析与实验测试结果进行对比分析，两者的结果一致。     

基于ANSYS的面内压电微驱动器有限元分析

设计了一种新型水平面内微驱动器,其具有结构简单,响应速度快,输出位移大的特点。通过ANSYS软件建立了微驱动器的有限元模型,并对其进行压电分析,获得y、z向的变形图,其输出端的y、z向位移分别为0.61μm和1.13μm。经过模态分析获得微驱动器的前五阶共振频率,并提取了前三阶振型图,研究结果可知共振状态对微驱动器工作的影响状况。对微驱动器的关键尺寸进行了参数化研究,可对微驱动器的进一步设计提供理论指导。     

压电摩擦阻尼器的试验研究

提出了一种新型的压电摩擦阻尼器,并在力学测试与模拟(MTS)电液饲服万能实验机上对其性能进行了测试.介绍了该压电摩擦阻尼器的构造,并测试了不同预压力下压电陶瓷驱动器的出力性能;调整压电摩擦阻尼器的预压力,在不同加载频率和幅值下,测试了该阻尼器的滞回性能及在不同预压力下,对压电陶瓷驱动器施加随时间变化的电压,在不同加载频率和幅值下,测试了该阻尼器的滞回性能.试验结果表明,仅施加预压力时,阻尼器的性能稳定,滞回性能基本不随加载频率的变化而改变,施加随时间变化电压,压电摩擦阻尼器的性能稳定,具有较好的出力性能.     

端部双触点型压电驱动器

设计并制作了一种基于矩形块状压电陶瓷一阶纵振和二阶弯振模态耦合的直线型压电驱动器。该压电驱动器在矩形块状压电陶瓷的2个端部均布置1个氧化铝陶瓷触点,2个触点交替工作,提高了矩形块状压电陶瓷振子的振动利用率。采用有限元与实验结合的方法设计并优化了驱动器的结构尺寸。并通过实验发现,在电压峰-峰值600V下,该驱动器的最大空载速度为250mm/s,最大输出力为16N。最后,对驱动器中板簧发热问题进行了讨论和分析得出,板簧在设计时应尽可能远离驱动器的工作频率,否则会使板簧共振发热,影响驱动器的寿命,严重时将损坏驱动器内部结构。     

超声轴承用压电换能器结构设计与有限元分析

提出了一种超声轴承用新型径向挤压式压电换能器,对换能器的机电特性进行了有限元分析。明确了有限元建模方法,从模态分析角度分析压电换能器的谐振频率和径向最大振幅,依据模态分析结果对压电换能器的幅频特性进行谐响应分析,采用正交试验法对换能器结构进行优化设计,制作最佳结构压电换能器样机,并进行工作频率测试。实验结果表明,换能器径向振动谐振频率的有限元计算值与实验结果具有良好的一致性,证明了有限元计算的正确性,为超声轴承用压电换能器的设计研究提供重要价值。     

超声轴承用压电换能器结构设计与有限元分析

提出了一种超声轴承用新型径向挤压式压电换能器,对换能器的机电特性进行了有限元分析。明确了有限元建模方法,从模态分析角度分析压电换能器的谐振频率和径向最大振幅,依据模态分析结果对压电换能器的幅频特性进行谐响应分析,采用正交试验法对换能器结构进行优化设计,制作最佳结构压电换能器样机,并进行工作频率测试。实验结果表明,换能器径向振动谐振频率的有限元计算值与实验结果具有良好的一致性,证明了有限元计算的正确性,为超声轴承用压电换能器的设计研究提供重要价值。     

半电极含金属芯压电纤维阵列研究

通过计算半周期内的有效电压,分析了半电极含金属芯压电纤维阵列能量收集的动力学方程组,推导了纤维完全一致和存在尺寸差异两种情况下阵列收集的电压和能量方程,仿真计算了纤维几何参数满足正态分布时能量收集效率与半径比、纤维长度和半电极角度的方差之间的变化规律。分析结果表明,纤维尺寸差异越大,能量收集效率越低。为提高阵列在不同方向的外界激励下能量收集效率,需要在每根纤维直接连接交流-直流转换电路。     

龙门吊结构有限元分析

以龙门吊为研究对象,以有限元分析法为研究方法,利用计算机分析软件对龙门吊的结构强度和刚度进行分析。本文主要对龙门吊系统多种工况进行研究,详细分析了几种最具代表性的施工工况。为设计经济、可靠、稳定和高性能的龙门吊提供了有力的依据。     

压电驱动器性能的有限元分析

首先采用有限元法建立了双面粘贴压电元件的悬臂梁驱动装置的理论模型,并通过实验验证了理论分析的可行性。然后,利用有限元软件建模的方便性,计算分析了粘贴层和压电层性质(弹性性质和尺寸大小)对驱动器与结构材料之间变形传递关系的影响。     

激光键合的有限元仿真及工艺参数优化

在硅/玻璃激光键合中,温度场的分布是影响晶片能否键合的关键因素.本文利用有限元法建立了移动高斯热源作用下硅/玻璃激光键合的三维温度场数值分析模型.运用该模型计算了不同的工艺参数条件下硅/玻璃的温度场分布,并由此得出键合线宽.然后通过漏选试验确定影响激光键合的主要工艺参数有激光功率、激光扫描速度及键合初始温度.最后通过对仿真结果进行回归分析,得到激光键合工艺的最优参数,为进一步研究激光键合工艺提供了理论依据.     

激光键合的有限元仿真及工艺参数优化

在硅/玻璃激光键合中,温度场的分布是影响晶片能否键合的关键因素.本文利用有限元法建立了移动高斯热源作用下硅/玻璃激光键合的三维温度场数值分析模型.运用该模型计算了不同的工艺参数条件下硅/玻璃的温度场分布,并由此得出键合线宽.然后通过漏选试验确定影响激光键合的主要工艺参数有激光功率、激光扫描速度及键合初始温度.最后通过对仿真结果进行回归分析,得到激光键合工艺的最优参数,为进一步研究激光键合工艺提供了理论依据.     

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。     

夹持环对换能系统振动模态影响的有限元分析

换能系统是热超声引线键合装备的核心部分,夹持环对系统起安装支撑的作用,其安装方式直接影响换能系统的能量传递与振动模态。利用有限元法分析了夹持环对换能系统振动模态的影响,结果表明,对夹持环未施加约束、施加z向约束时换能系统的夹持环会出现振动现象,而施加x向约束时,工作频率下的主振型完全不符合要求;改变夹持环的安装位置,对换能系统的节点位置及谐振频率都有一定的影响,实验测得在全约束情况下,换能系统的节点位置为58 mm,与分析结果一致;换能系统在工作频率附近包含有其他的振动模态,在键合过程中易被激发出来,由此消耗超声能量而降低芯片的键合质量,这些振动模态必须得到抑制。     

激光拼焊门内板冲压有限元仿真及实验研究

汽车工业一直致力于在不降低轿车结构稳定性的同时减轻车重，最成功的一项新技术是激光拼焊技术的应用。激光拼焊技术具有显著的特点及优势在汽车白车身内部结构件中得到了广泛应用，其中激光拼焊门内板以具有显著减重的优势在国内汽车厂各种新车型中得到推广。而门内板是典型的汽车覆盖件，形状复杂，对激光拼焊门内板的典型特征进行了分析与抽取，进行了激光拼焊门内板比例件的实验与研究。对激光拼焊门内板冲压过程建立了有限元模型，基于有限元数值仿真模拟技术和实冲实验方法对激光拼焊门内板比例件在冲压成形过程中表现的行为进行了研究。研究表明对激光拼焊门内板在冲压成形过程中，激光焊缝会有显著的流动现象。     

基于ANSYS的汽车散热片有限分析及优化

为了更好的提高汽车散热片的使用寿命.结合汽车散热片的结构利用SOLIDWORKS建立三维模型,基于ANSYS的基础上分析散热片的振动特性,找到散热片的薄弱环节,从而提出改进方案.首先将三维模型转化格式为通用格式(X-T)或(IGS),然后倒入到有限元ANSYS中进行网格划分,定义边界条件等前处理,分析散热片的静应力及模态振型变化.最后运用响应曲面优化分析方法(Response Surface)进行求解计算,依据分析结果进行结构改进,得到了最优的设计方案.