变速移动弹簧阻尼质量系统作用下梁的动态响应

为了分析移动载荷作用下梁的动态响应问题,建立了移动振动质量系统作用下梁的动力学模型,推导出带有附加矩阵和附加向量的时变动力学耦合方程,并整理成便于数值求解的二阶微分方程组,通过与移动力模型和移动质量模型的比较,验证了这一方法的可行性,在算例中比较了移动载荷不同运动情况下梁的挠度、弯矩和剪力动载系数.     

基于模拟电路方法的科氏质量流量传感器特性研究

提出了一种基于等效电路研究科氏质量流量传感器结构优化、动态响应的新方法.首先,基于测量管微元的力学平衡关系,构建了科氏质量流量传感器时域振动的数学模型.其次,基于振动模型构建了科氏质量流量传感器等效电路模型,并验证了等效电路的可行性.最后,通过研究等效电路,实现了科氏质量流量传感器在不同参数结构下振动响应的输出信号的获取,并得出科氏质量流量传感器灵敏度和固有频率随测量管长度L变化呈非线性反相关的结论,为科氏质量流量传感器的结构优化提供了新方法、新思路.     

两种结构MEMS磁场传感器的研究

研究了两种结构的谐振式磁场传感器,检测在磁场作用下梁的振动幅度,来实现磁场的测量。首先介绍了传感器的工作原理,并用振动理论对传感器的受力及响应进行了分析,接着用有限元软件建立结构模型,对振动幅度进行了仿真。该MEMS磁场传感器采用标准的CMOS工艺加上后处理来实现。最后用多普勒仪对传感器的振动幅度进行测试,实验结果与理论分析一致,并对两种传感器性能进行比较。所研究的两种传感器结构简单,测试方便,可用于对mT级的磁场进行测试。     

并联预紧式六维力传感器动态力响应分析

提出一种并联预紧式双层结构六维力传感器,介绍了该传感器的结构特点和优点.并基于多自由度系统振动力学对该六维力传感器进行动态力响应分析.首先结合该传感器的结构特点对其进行静力学分析,在此基础上建立了传感器系统的振动力学模型;然后推导出系统的运动微分方程,通过求解运动微分方程,得到了系统在动态力作用下广义坐标的响应以及各分...     

谐振式传感器间歇工作方法的仿真研究

提出了一种新的谐振式传感器的工作方法,采用线性调频信号激励谐振器,当激励信号断开后,谐振器将以其谐振频率做自由振动,通过测量谐振器自由振动状态下的振动频率,即可测得谐振器的固有频率.文中通过仿真分析,对比了正弦信号激励和线性调频信号激励时,谐振器的储能情况和谐振器响应信号的幅度.仿真结果表明采用线性调频信号激励可以较好地实现谐振式传感器的间歇工作方法.     

纵轴式掘进机随机振动响应分析

为研究纵轴式掘进机在随机截割载荷作用下的随机振动特性,利用ADAMS软件建立了纵轴式掘进机多刚体动力学模型,利用该模型模拟了掘进机轴向钻进、垂直截割、水平截割工作方式下截割头、悬臂、机体的振动特征。仿真结果表明:轴向钻进工作方式对掘进机各部件的振动影响最大,且随机振动的纵向位移响应大于横向位移响应;垂直截割和水平截割时随机振动的横向和纵向位移响应相差不大,且水平截割对机体的振动影响最小。     

沿轴向飞行粘弹性夹层梁热弹耦合振动响应分析

研究了沿轴向飞行粘弹性夹层梁的热弹耦合振动响应.考虑材料变形与传热的相互影响,建立了轴向运动粘弹性夹层梁的热弹耦合振动控制方程;将方程中激励项(温度函数与外激力)拟合为时间的函数,采用伽辽金法得到方程的位移解,并在每一个微小的时间段内采用迭代收敛的数值方法对热传导方程进行求解得到温度场.使用数值方法讨论了轴向飞行运动速度和热载荷持续时间对其振动响应的影响.研究表明:稳定振动时飞行速度对位移影响较大,对温度影响较小;热冲击对振动位移响应有较大影响,并改变振动特性.     

扩散硅谐振式压力传感器同频干扰的建模与消除

为简化谐振式微机械压力传感器的制备工艺,提出了一种采用扩散硅作为谐振梁的压力传感器,并采用电磁激励实现传感器的闭环控制.实验中发现:由于采用扩散硅材料,传感器受到较为严重的同频干扰影响,因此,消除传感器的同频干扰成为需要解决的一个主要问题.通过对采用扩散硅作为谐振梁的压力传感器微结构进行分析,建立了传感器主要噪声来源同频干扰的等效电路模型,据此提出一种新的不对称双端激励解决方法.实验结果表明,该方法可有效地降低传感器的同频干扰,传感器的信噪比由1.53提高至35,为传感器闭环激励和检测提供了有效的手段.     

MEMS氮化钛谐振式压力传感器研究

提出了一种基于TiN双谐振梁结构的MEMS谐振式压力传感器,利用TiN谐振梁的谐振频率与被测压力的关系进行压力测量。针对传感器的敏感结构建立了数学模型,通过理论分析和ANSYS有限元软件的模拟,得出了谐振梁长度的变化范围和谐振梁的结构参数,并确定了TiN谐振梁在矩形压力膜上方的最佳位置。这对传感器的结构设计具有重要的指导意义。     

微谐振梁的激振与拾振研究

主要研究静电激励/电容拾振硅微谐振梁的激振拾振问题,推导谐振梁的激振与响应的等效数学模型,分析谐振梁的同频干扰问题,建立其等效电路模型,提出一种基于双端激励/双端检测的结构,能够有效的抑制干扰模态和消除同频信号干扰.     

MEMS石英振梁高增益谐振电路的设计与分析

介绍了一种基于新型高阻抗QVBA的高增益谐振电路设计和谐振电路的分析测试实验。利用阻抗分析仪4294A测得石英振梁的等效参数,对石英振梁的电气特性进行分析,发现高阻抗石英振梁起振比普通晶振需要更高增益。基于双门振荡电路,利用运算放大器在开环系统中具有无限增益的理论,提高谐振电路的驱动能力。同时采用谐波抑制网络,指出谐波抑制网络可以抑制无用的频率避免传感器输出信号出现泛音频率,并提高谐振电路的稳频速度。考虑电噪声对输出波形质量的影响,在电路的输入部分采用滤波电容,并在电路的输出部分采用反向器整形,使电路输出标准的方波信号。最后利用安捷伦DSO5012A型号示波器和频率计对高增益谐振电路和石英振梁组成的谐振系统进行测试,测试结果表明本文设计的谐振电路与石英振梁组成的谐振系统可以输出标准的方波信号,输出频率精度达到10-5 kHz,在振动稳定以后频率变化小于0.1 Hz,无泛音频率出现,对研究高精度MEMS加速度计传感器具有重要意义。     

A method to simulate the vibrating characters of the resonator for resonant MEMS gyroscope

This paper proposes one study method of resonant MEMS gyroscope based on the circuit in order to solve problems such as long verification cycle and high cost of the MEMS gyroscope structure design. Firstly, on the basis of Euler–Bernoulli beam theory, this study establishes resonant beam vibration equation, obtains semi-Mathieu equation after normalization, namely parameter excitation characteristic equation of the frequency micro gyroscope, then deduces the characteristic equation in consideration of the damping condition, and uses the parameter perturbation method to study the output characteristic of gyroscope under ideal and damping states. Then, the analog circuit is innovatively used to obtain the characteristic equation of gyroscope under ideal and damping states, subsequently, the characteristic equation is normalized. It is realized that the dynamics equation is equivalent to the analog circuit. Finally, the experimental study is carried out, and experimental device for the frequency micro gyroscope harmonic oscillator parameter excitation characteristic is produced. Meanwhile, the analog circuit output waveform and frequency change correctness are verified by using the Runge–Kutta method and the parameter perturbation method, respectively. The experimental results show that the experiment device can be used to study the nonlinear vibration characteristics of the gyroscope.     

LLC谐振变换器的扩展描述函数法建模

给出了LLC谐振变换器的等效电路,基于扩展描述函数法建立了该等效电路的小信号模型、得到了LLC变换器的稳态解及其直流电压增益特性。借助PSpice仿真软件得到了该变换器在不同开关频率和不同电路参数下输出变量对控制变量的频率特性曲线。分析了开关频率、输入电压、占空比、品质因数和负载等主要参数对频率特性的影响。所作的工作对变换器参数的优化设计、闭环控制及动态性能设计具有指导意义。     

Dynamic response of double-FG porous beam system subjected to moving load

In this paper, the vibration response of the double-FG porous beam system (DFGPBS) acted by a moving load is investigated. The DFGPBS composed of two parallel FG porous beams with their material properties varying along both the axial and transverse directions, i.e., bi-directional FG material distribution, is taken into account. The porous imperfection is simulated by distributing the porosity along the beam thickness with even and uneven patterns. The governing equations of this bi-directional DFGPBS under a moving load are established with the aid of the Hamilton principle associated with the Timoshenko beam theory. The Ritz method is adopted to discrete the differential governing equations, which are solved by the Newmark-β approach. The validation of the present model is performed by comparing the numerical results with two previous works. Then, the parametric study is carried out to investigate the influences of bi-directional gradient indices, porosity volume fraction, boundary conditions, stiffness of elastic layer, and velocity of the moving load on the vibration response of bi-directional DFGPBSs excited by a moving load. It is demonstrated that the vibration response of the double-beam system subjected to moving loads can be governed by tailoring the distribution of the bi-directional FG materials. The present work can be used to guide the multi-functional design of a double-beam system under dynamic loadings.

     

带谐振腔的微型压电风能采集器

为了提高基于风致振动机理的微型风能采集器在低速风作用下的输出功率,提出一种带谐振腔的微型压电风能采集器结构,该采集器由谐振腔和振动梁构成,振动梁由压电梁和柔性梁组成。谐振腔可以改变振动梁附近的流场分布,扩大作用于振动梁的动风载荷,从而提高了采集器在低速风作用下的输出功率。实验分析了风速、压电梁长度和柔性梁长度对采集器输出性能的影响。当谐振腔尺寸为64 mm×22 mm×14 mm,振动梁长度和宽度分别为38 mm和6.4 mm时,微型风能采集器在17 m/s风载荷作用下的最大输出功率达到1.28 mW。     

考虑齿轮啮合激励的齿轮传动轴系扭振特性分析

在传统齿轮传动轴系扭转振动计算中,将齿轮副简化为单一惯量而忽略齿轮啮合动态激励,会导致轴系扭转振动特性分析的结果不能正确描述轴系实际工作状态.本文以齿轮传动轴系为对象,考虑齿轮啮合的动态特性,建立轴系扭转振动当量模型.对齿轮啮合时变刚度和啮合激励力进行Matlab数值模拟.将Newmark逐步积分法应用于轴系扭转振动强迫振动响应的计算中,计算在齿轮啮合动态激励扭矩和外加负载扭矩的分别作用和共同作用下的轴系扭转振动响应情况,比较分析结果,说明了齿轮啮合动态特性是轴系扭转振动的重要激励源而不可忽视这一事实.     

单周期和软开关控制的无桥PFC电路设计

针对功率因数校正(PFC)电路中MOSFET开关管导通损耗较大的不足,提出了一种新型的无桥功率因数校正电路结构.该电路利用两个不带体内二极管的IGBT代替传统的MOSFET开关管,结合改进单周期控制策略,在电路中加入了缓冲谐振回路减少了开关管的损耗,从而使该电路具有高功率因数、高效率的特点.利用Matlab进行仿真,结果表明,该新型无桥功率因数校正电路实现了输入电流对输入电压的良好跟踪,能够提高系统的功率因数,显著降低开关损耗,动态响应也得以改善,达到了预期效果.     

简谐载荷作用下井字梁楼盖竖向振动控制

为研究某工业厂房井字梁楼盖在简谐载荷作用下的异常振动问题,根据现场动力特性测试结果,采用有限元软件Abaqus建立井字梁楼盖局部板-柱模型,通过增设调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)和布置隔振器对井字梁楼盖的竖向振动研究进行控制.结果 表明:增设TMD和布置隔振器均可以使楼盖竖向振动峰值加速度...     

周期性冲击载荷作用下井字梁楼盖竖向振动的控制

针对周期性冲击载荷作用下井字梁楼盖异常振动问题,对某工业厂房井字梁楼盖进行现场动力特性测试,采用Abaqus软件建立局部楼盖有限元模型,研究周期性冲击载荷作用下井字梁楼盖的动力特性,并提出设置调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)、增设隔振支座等2种减振方案.结果 表明:4种不同TMD布置方式的减振效果不同,在设备4个支座处布置TMD的减振效果最佳;增设隔振支座后,采用有限元法得到各测点减振率为83.91％ ～88.80％.2种方案均能有效降低楼盖的竖向振动,可为结构振动控制提供参考.