静电驱动组合柔性结构的变形分析与实验验证

针对静电驱动组合柔性结构的变形进行分析,考虑静电力分布载荷的基本特征、静电力与组合柔性结构变形之间的耦合作用,依据静电场理论、伪刚体理论以及非线性柔性模型,给出分析不同电压下求解组合柔性结构变形的一般方法,同时给出静电吸合电压的计算式。设计加工了MEMS组合柔性结构,采用文中方法分析静电驱动中组合柔性结构的变形,同时搭建实验测试系统,确定电压加载范围,完成组合柔性结构的变形测试。将实验测试结果与理论计算结果进行对比分析,验证文中分析方法的正确性。     

静电驱动的MEMS可变电容器

介绍了一种用硅-玻璃键合工艺制作的微型梁式可变电容器，通过ANSYS软件并结合MEMS器件的特点进行优化，设计并制作了由MEMS工艺实现的微型静电驱动的可变电容器件，给出了工艺流程和测试结果。通过实验测试证明：用这种方法制作的电容器件具有良好的线性、较小的滞后和稳定的工作特性。     

MEMS光开关的静电驱动技术

本文主要介绍MEMS光开关4种静电驱动的不同结构,及其各自在光开关性能上的优势与不足,这对MEMS光开关的设计研究具有参考价值.     

静电驱动MOEMS保险机构的设计与试验

为了提高引信状态控制的安全性,增强其抵抗引信内、外强电磁干扰的能力,提出了一种应用于微小型引信安全系统的硅基微光机电保险机构。该机构采用光纤作为过程能量传输的载体,通过静电驱动方式实现对光纤光路错位与对准的控制,达到引信安全与解除保险的目的。设计了MOEMS保险机构的总体结构和耦合光路,并对它进行SOI+DRIE工艺设计和加工。通过开展静电微驱动器性能测试试验和光路性能测试试验得出,静电微驱动器能够实现130μm的大位移输出,MOEMS保险机构的解除保险时间和恢复保险时间分别为13 ms和5 ms,光能传输效率为46.1%。所设计的MOEMS保险机构能够满足功能要求,具备天然的抗电磁干扰能力,有效提高了引信的本征安全性。     

全柔性机构与MEMS

柔性机构是一种新型机构。首先描述了柔性机构和全柔性机构的概念及特点,论述了它们与MEMS之间的关系。然后详细介绍了全柔性机构在MEMS领域内包括微装配、微操作等应用背景下的状况及前景。最后就对全柔性机构研究中的几个关键技术问题如机构的分析、设计及加工,柔性铰链的选择与设计,驱动器的选择及设计等进行了探讨。     

柔性变形机翼设计及其结构力学性能分析

为提高小型无人机飞行效率,提出一种柔性变形机翼设计方法。基于机翼弦向弯度调节原理,采用柔性肋结构设计了面向小型(10Kg)无人机(UAV)的柔性变形机翼;采用计算流体动力学方法,分析了柔性变形机翼的升力系数变化和升阻比等空气动力学特性;采用有限元结构静力学方法,分析了柔性变形机翼的柔性肋结构在气动载荷下的应力变化,在风载下所受最大应力为5.3MPa,小于柔性肋的屈服强度11.65MPa。柔性肋组件设计可承受空气载荷,验证了柔性变形机翼的有效性和结构完整性。研究结果表明:设计的柔性变形机翼可以有效改善实际飞行中的气动特性,机翼最大升阻比可从60提高到110,在提升小型变体无人机飞行效率方面具有应用前景。     

求解静电驱动微梁变形的数值与解析方法

给出了一种静电力作用下微悬臂梁控制方程的数值求解方法,提出了求解该模型的近似解析式和修正解析式,并采用模态叠加法计算微梁的动响应。结果表明,修正解析式、数值算法和动响应方法计算的微梁变形结果是一致的。同时也揭示了微梁振动响应周期与驱动电压成正比、动态临界电压低于静态临界电压等相关特性。     

偏心梁结构的有限元分析与试验验证

本文运用有限元商业软件MSC.Nastran有限元建模对中性轴的偏置设置,对比分析了飞机气密侧墙结构静强度,并与试验测量结果进行比较,给出了一定参考价值的相关结论。     

柔性结构振动控制的初步分析与试验研究

采用智能结构的原理和方法,对压电元件用于柔性结构振动控控制的有关问题进行了初步探讨。对压电驱动器与结构的匹配关系进行了理论分析,对模态传感－驱动器对在柔性悬臂板结构中的布置数量和位置进行了优化设计,并对结构振动进行了控制试验,验证了该方法的有效性。     

柔性铰链转动刚度分析与验证

针对直圆形柔性铰链进行分析,在分析比较通过理论公式和有限元软件计算柔性铰链转动刚度方法的基础上,设计柔性铰链转动刚度测试实验,对计算结果进行实验验证。提出了柔性铰链转动刚度设计的一般思路、方法和应注意问题。     

形状记忆合金驱动梁的变形分析及试验研究

将预拉伸的形状记忆合金 (Shapememoryalloy ,简称SMA)薄片作为驱动器 ,粘贴在构件表面。加热SMA ,当其发生相变时 ,会产生很大的恢复力 ,驱动构件发生变形。建立了粘有SMA薄条应变驱动器的简化机翼—梁的力学模型 ,分析了单边粘贴SMA梁的压弯复合变形 ,给出了其应变分布及弯曲变形的解析表达式。同时通过试验对理论结果进行了验证。     

铝合金薄壁件加工变形试验验证及分析

针对不同几何尺寸的典型薄壁件,根据已有的铣削力数学模型,利用ANSYS 10.0进行薄壁件加工误差的理论分析,得出典型薄壁件加工变形的一般规律.在不同切削参数组下,进行实际铣削加工试验,测量其加工变形误差.由此来验证铣削力模型和有限元仿真的有效性.     

形状记忆合金驱动主动变形波纹板结构的有限元分析

NiTi形状记忆合金作为一种功能材料,具有输出回复力大、性能稳定等优点,故可以将其用作主动变形结构中的驱动元件。将NiTi形状记忆合金带与波纹板结构以离散点的形式相联接,制作形状记忆合金驱动主动变形波纹板结构。对形状记忆合金通电驱动,利用其产生的拉伸或收缩力,达到控制结构主动变形的目的。同时,为预报该结构的变形响应,应用有限元软件ANSYS进行数值模拟。针对现有的通用有限元分析软件中没有模拟形状记忆合金形状记忆效应的单元和材料模型的问题,根据形状记忆合金材料本身的特殊性,提出“负热应变”的方法。在试验的基础上(即通过试验获得具有一定预应变的形状记忆合金在不同温度点上的回复应力、应变,进而利用本构关系求得不同温度下形状记忆合金的弹性模量)建模分析,最终获得不同温度下波纹板结构的变形响应曲线。预报结果与试验结果比较吻合,验证了该方法的正确性,为形状记忆合金驱动器的设计、模拟以及制作提供参考和依据。     

星载柔性可展桁架结构的模态试验与分析

对于基频小于2Hz的小卫星柔性可展结构,因为普通的锤击测试法只能激发出柔性结构的局部模态,很难激发出整体模态。针对文中描述的小卫星柔性可展桁架结构,提出一种新颖的模态测试方法:采用绳索-柔性弹簧的重力卸载系统消除重力对模态的影响。利用绳索在19个花盘处同时进行重力卸载,并在吊索中部安装柔性弹簧避免对花盘产生附加刚度;将柔性可展结构分别置于水平、竖直两个方向进行模态试验,采用超低频激振系统进行激励,并利用激光位移传感器采集试验数据,提高了试验结果的准确性。试验结果表明:竖直悬吊方式更为准确,并将试验数据与有限元分析结果对比分析,结果显示两者较为接近,从而验证了试验方法的准确性。     

柔性机械手驱动方式及结构方案设计

机械手控制灵巧性的特点在许多领域得到应用。在分析平动机械手和三爪机械手不足的基础上,采用流体容积控制方法并结合等压腔原理设计一种柔性可调的机械手。通过分析机械手驱动方式的优缺点,选取气体驱动形式,并给出了设计方案以及设计结果。该研究可为后续开展详细的设计以及动力学分析奠定一定的基础。     

MEMS微悬臂梁构件变形规律的AFM试验研究

采用原子力显微镜测试了微悬臂梁构件的弯曲变形规律。发现构件的弹性支撑是试验数据和理论计算出现误差的主要原因。引入支撑扭转等效刚度对探针-样品等效刚度计算公式进行修正。修正结果对大有效长度的构件与实测结果吻合良好。对短有效长度微悬臂梁,其误差原因主要为支撑的影响以及测试探针的大变形,论文进一步提出研究的建议。     

齿轮基体的柔性变形分析

轮齿重复受载后,轮齿就会变形,并逐步扩展,致使轮齿疲劳折断。采用有限元仿真软件ANSYS,研究齿轮在受载时的柔性变形[1]。为齿轮结构优化设计、抗断裂设计和安全设计打下基础。     

静电陀螺仪空心球转子变形分析

介绍了静电陀螺仪空心球转子的结构。并利用有限元分析软件根据工作环境的不同对转子进行了静态变形、动态变形和综合变形的仿真分析,得出了球转子的变形规律及变形量。为转子的设计、静电陀螺仪的建模提供了重要的理论参考依据。     

静电陀螺仪空心球转子变形分析

提出了基于有限元方法对静电陀螺仪空心球转子离心变形、温度变形、压力变形和综合变形的分析方案,并给出了减少变形的措施。分析结果表明:转子的变形主要是由温度引起的,压力和离心产生的变形相对比较小;离心变形对转子的球形度影响较大,但变形值要比温度引起的变形值约小2个数量级;温度变化对转子的半径变化产生较大影响,但主要影响转子与电极之间的间隙,对转子的球形度几乎没有影响;同样,压力变形对球形度影响较小,对半径影响也较小。因此,在结构设计时将转子半径变化考虑进去,并加以补偿,则对转子半径的影响就可以忽略。可以通过在四个标准大气压和五个标准大气压下将空心球转子研磨成球形,来消除离心变形对转子球形度的影响。结果还表明该方案对空心转子静电陀螺仪转子的研制具有重要的应用价值。     

电子设备防水密封结构分析及试验验证

环境中的温度变化可导致电子设备的呼吸效应,导致设备内部大量积水,其功能会遭到严重破坏。分析了呼吸效应的原理,介绍了常用防水结构的特点,对密封结构的特点做了比较,通过试验得到能够防止呼吸效应的密封结构形式及不同密封结构的适用环境。