硅基大位移低驱动电压静电微驱动器变形分析

针对目前横向加载单向变形静电微驱动器存在的位移过小或驱动电压过大的问题,提出一种基于纵横弯曲变形原理的硅基大位移低电压静电微驱动器模型,将弹性力由传统意义的恢复力改变为驱动力,推导出微驱动器挠度变形的控制方程．通过仿真发现,该驱动器的驱动位移高达145μm,远大于目前微驱动器的变形量; 驱动电压仅为5V,远低于目前微驱动器的驱动电压值．     

不同电压下静电驱动膜片弹性变形分析

基于静电场和弹性薄板理论,建立了周边固支边界条件下静电驱动圆膜弯曲的理论模型,同时对比两种情况得出了在不同驱动电压下的位移分析.通过计算实例获得了其结构的振动振型、谐振频率及极限加载电压,利用Ansys软件针对静电驱动结构的振动进行了模态分析,得到了其振动模态振型和固有频率.     

考虑卡西米尔力的微纳镜扭转弯曲耦合模型

为了研究卡西米尔力对静电驱动微纳镜的影响,文章建立了考虑卡西米尔力的微纳镜扭转弯曲耦合模型的归一化参数方程.通过数值解分析了归一化参数之间的关系,并与纯扭转模型进行对比.结果表明:忽略悬臂梁的弯曲变形,会导致微纳镜的吸合参数的值比实际值大,造成较大的误差;卡西米尔力的存在能够明显的减小微纳镜的归一化吸合角、归一化吸合电压和归一化吸合垂直位移;卡西米尔力对微纳镜归一化吸合参数的影响还与卡西米尔力影响因子有关,影响因子越大对吸合参数的影响越明显;若驱动电压为零,卡西米尔力的存在可能会导致微纳镜发生吸合.研究方法和结论为扭转微纳镜的设计和应用提供指导.     

光电-静电复合驱动器的驱动性能

基于镧改性锆钛酸铅陶瓷(PLZT)的光电效应,提出具有倾斜下电极的新型光电-静电复合驱动器,通过闭环控制仿真研究该驱动器的驱动性能. 构建光照和光停阶段光电-静电复合驱动器的数学模型,对所构建的光生电压数学模型进行参数识别. 建立光电-静电复合驱动器输出位移的闭环控制模型,对不同辐射照度下具有不同倾斜角下电极的驱动器进行位移闭环控制仿真分析. 结果表明,当目标位移和辐射照度一致时,具有倾斜下电极结构的光电-静电复合驱动器输出位移的响应时间约为平行下电极结构的45%. 光电-静电复合驱动器输出位移的响应时间与辐射照度和下电极倾斜角成正相关变化,输出位移的控制精度与辐射照度和下电极倾斜角成反相关变化.     

车削加工轴类零件误差补偿技术的研究

通过提高压电陶瓷微位移驱动器的控制精度,用来减小轴类霞件中受力变形误差,提高轴类零件的加工精度．采用压电陶瓷微位移驱动器控制刀具进行实时误差补偿的方法提高轴类零件加工精度,借助物理学分析结合数学建模的方法,建立压电陶瓷微进给系统的迟滞数学模型．通过实验针对压电陶瓷驱动器的非线性特征分析,给出了对其控制电压进行校正的方法,减小压电陶瓷的迟滞非线性误差．     

U型微电热驱动器理论模型及瞬态位移特性

针对电热驱动器材料参数受温度的非线性影响以及简化模型中存在的非连续性边界问题，开展U型电热驱动器的瞬态位移特性研究。引入与温度相关的材料更新函数，根据能量守恒方程等热力学理论以及虚功原理等材料力学理论建立U型电热驱动器的电-热-力耦合模型。利用改进型切比雪夫谱方法求解所构建的耦合模型，得到U型电热驱动器温度和瞬态位移表达式；对U型电热驱动器瞬态位移进行有限元仿真和理论分析，理论分析和仿真结果大致相同，验证了模型的正确性。搭建电热驱动器瞬态位移特性实验平台，将恒定电压激励下的U型电热驱动器位移响应实验结果与理论和仿真结果进行对比分析，并对周期性正弦电压作用下驱动器的瞬态位移特性进行了测试和分析，结果表明：一段时间后U型微电热驱动器位移变化趋势同样呈现正弦规律变化，且变化周期与电压周期相等；U型微电热驱动器的位移变化幅度与电压峰峰值正向变化，与电压频率负向变化。所获得的瞬态位移变化规律为U型微电热驱动器在微机电系统中的动态驱动应用奠定了基础。     

抓爬式微电机械解析模型吸入临界值偏大的原因分析

抓爬式致动器(SDA)是获得可控微位移微电机械当中的核心部件,考虑驱动器件在电场力作用下的耦合相互作用,在变形计算中为了保证计算易于收敛和用变形控制电压加载方式,采用增量型的有限元格式。同时,为考虑边缘效应和电场的非区域效应,在静电场计算中采用矩量法,并把数值模拟的结果与解析解进行了比较,结果显示文中的数值结果与解析解在吸入临界值的预测中存在较大的差异,文中的结果更接近实验值。     

大行程纳米级步距压电马达驱动电源的研究

针对基于尺蠖运动原理的大行程纳米级步距压电电动机的运动特点,研制了一种压电陶瓷微位移驱动器驱动电源.对压电陶瓷进行动态驱动实验表明,在输入三角波、方波、正弦波等动态信号时,该驱动电源可很好地跟随输入波形的变化,实现了输入电压为0～5 V时,输出电压在0～280 V内连续可调,具有40 mV的高分辨率和较为理想的静特性.同时对压电陶瓷的驱动实验还表明:压电陶瓷在0～280 V的电压范围内,微位移变化是线性的.     

SMA摆动驱动器的响应速度分析及实验研究

根据SMA弹簧电热驱动原理,对SMA弹簧的响应速度进行了仿真和分析,并通过实验对一种用于水下仿生推进的SMA弹簧驱动器进行了研究。结果表明,驱动器的响应速度与驱动电流、冷却速度、预变形等有关。加大驱动电流、提高冷却速度可以提高驱动器的响应速度,这与仿真计算结果在趋势上基本一致。此外,驱动器的响应速度受到预变形量的影响,适当的预变形量可以提高驱动器的响应速度,但预变形不能过大,否则会产生不可回复变形。     

弯曲位移与弯曲变形

借助数学分析，研究了弯曲位移与弯曲变形的关系，指出描述弯曲变形的基本量是曲率．并通过实例分析，分别用弯曲位移和曲率描述弯曲变形的程度，其结果是不一致的，证明弯曲位移不能完全反映弯曲变形的程度，指出单纯用弯曲位移度量弯曲变形具有不完整性．最后分析了弯曲位移不能完全反映弯曲变形程度的原因，并指出了根据弯曲位移建立刚度条件的工程背景．     

Research on an inertial piezoelectric actuator for a micro in-pipe robot

In general, a micro robot system includes a microactuator, micro sensor, energy supply, and control sys-tem. At present, the research on a micro actuator inChina is basal in a laboratory phase, which lacks astrict analysis in theory. Hence, it should first besolved for the design on a micro actuator or micro robotthat the drive principiumof micro actuator is researchedand the dynamical equation is established. In this pa-per, a newkind of inertial piezoelectric actuator is pro-posed. The driv…     

基于变形修正的反应位移法改进研究

对目前地下结构抗震分析中的土-结相互作用系数法和反应位移法进行了分析,结合二者的优点,提出了一种基于变形修正的改进反应位移法。改进反应位移法是在传统反应位移法的基础上,通过土-结相互作用系数法中的结构变形,对反应位移法中的结构变形进行修正,从而对结构内力进行调整,减小了传统反应位移法的误差。为验证改进方法的有效性,通过改变结构的截面尺寸、土体刚度和结构埋深,分别用传统反应位移法、改进反应位移法和动力时程分析方法进行对比计算。结果表明:改进反应位移法的计算结果要好于传统反应位移法;改进反应位移法只是整体地放大或缩小传统反应位移法的计算结果,并不能改变结构内力的分布形式;传统反应位移法仍存在较大的误差。     

超声振动辅助微镦粗仿真及试验研究

为改善材料塑性,降低微镦粗成形力,延长模具寿命,提高微镦粗成形质量,开展了超声振动辅助微镦粗研究.对紫铜超声振动辅助微墩粗进行建模仿真,研究超声参数对微墩粗成形力、试件变形的作用规律;搭建超声振动辅助微成形平台并进行试验,获取不同超声功率下紫铜微镦粗成形力曲线和成形件表面形貌、尺寸等参数.仿真结果表明:超声振动使微镦粗成形力降低,试件变形增大,且成形力降低量、试件变形增大量与超声振幅成正线性关系,与超声频率成非线性正相关.试验结果表明:超声功率越大,微镦粗成形力降低值越大;超声功率小于1.5 kW,超声功率越大,成形件表面越平整;超声功率大于1.5 kW,超声功率越大,成形件表面越粗糙;超声功率小于1.8 kW,超声功率越大,成形件鼓形越小,成形越均匀;超声功率达到1.8 kW后,成形件变形集中在两端,微镦粗成形严重不均匀.仿真和试验研究表明,超声振动可以降低微镦粗成形力,加速材料塑性变形,提高微镦粗成形效率,改善成形件表面形貌,减小微镦粗鼓形并提高微镦粗均匀性.     

微射流作动器参数分析

使用集总参数法,建立了描述微射流作动器工作过程的数学模型。计算结果显示,对于给定的驱动模式,作动器各工作参数基本上随驱动频率同步发展。另外存在着最佳伯驱动电压频率和开口大小,使得作动器的能量转换效率最高。     

低速冲击下C型冷弯薄壁钢构件动力响应分析

为了研究C型冷弯薄壁钢构件在横向冲击荷载作用下的动力性能,本文选用两组共12个冷弯薄壁槽钢梁构件进行冲击试验,并将试验构件的变形模式和试验测得的位移极值与ANSYS/LS–DYNA有限元模拟所得的结果进行对比分析,结果表明:两者的构件变形模式相似,位移极值差值均在8.0％以内,表明ANSYS/LS–DYNA有限元模型能...     

足尺宋式摇摆木构架恢复性拟静力试验研究

摇摆木构架是中国传统木结构的主要承载体系。对足尺单跨木构架模型施加3级竖向荷载进行拟静力试验,观察试验时木构架的位移和变形特点,得到木构架在低周水平循环加载下的滞回曲线和骨架曲线,探究其在不同竖向荷载和低周水平循环加载下的结构特性。加载过程中,木柱刚体转动行为明显、柱架层变形集中,卸载阶段木构架能自主回到初始位置。试验结果表明：各级滞回环狭长且重叠,结构构件呈现出刚体运动的特征,结构整体具有一定位移恢复能力;残余位移介于0.28~2.53 mm间,两组位移恢复系数均大于87.1%,随控制位移的增加未出现显著降低,木构架的位移恢复能力良好;初始刚度在控制位移超过屈服位移后趋于稳定;柱架层变形是斗拱层变形的2.95~86.47倍,层间位移集中系数介于1.22~2.03间,且随控制位移的增加先增后降。     

机构,驱动,检测一体化的压电陶瓷直线驱动模块的研究

介绍了一种结构紧凑,具有纳米级位移分辨率,动态性能好的压电陶瓷直线驱动模块。     

机电集成静电谐波微型传动系统的Casimir力和强迫响应

提出一种机电集成静电谐波微型传动系统。随着传动尺寸的减小,分子力的影响变大,应该予以考虑。本文给出了同时考虑静电力和Casimir力时机电集成静电谐波微型传动系统对于电压扰动的强迫响应方程。运用该方程,研究了Casimir力对系统强迫响应的影响规律。结果表明：Casimir力对于系统强迫响应具有重要影响,随着柔轮与定子间初始间隙的减小和电压的增大,Casimir力对系统强迫响应的影响变大。研究结果对于该种传动系统的进一步小型化具有指导意义。     

用于康复训练的分段式气动软体驱动器

针对手指康复训练中软体驱动器贴合度低、灵活性差、运动传递不准确等问题,基于仿生原理设计分段式气动软体驱动器. 通过3个具有锯齿结构半波纹管气囊实现软体驱动器的分段弯曲,嵌入柔性应变传感器实现软体驱动器本体感知. 建立半波纹管气囊弯曲变形数学模型,借助有限元分析对半波纹管气囊进行分析,研究壁厚、波纹宽度、波距和波纹数目对该气囊弯曲性能和末端输出力的影响,选取软体驱动器尺寸参数. 采用3D打印技术及失蜡铸造工艺,制作分段独立驱动的软体驱动器. 特性测试结果表明：分段式软体驱动器最大弯曲角度为302°,末端输出力为3.33 N,能够带动手指进行分关节康复训练,内嵌的柔性应变传感器可以实时监测软体驱动器弯曲状态.