微电子机械系统中多能量场耦合问题仿真分析

在微电子机械系统(MEMS)研究和设计中,微系统数值仿真分析是一个重要研究领域.本文对MEMS中多能量场耦合仿真问题的各种数值分析方法进行了综合评述.分析了该领域目前的研究现状并指出了其今后的发展方向.     

机械系统虚实混合建模仿真研究

提出了基于虚实混合建模的虚拟样机仿真的思想,分析了针对机械系统的虚实混合仿真的关键技术和实施方案.     

基于等效电路法的微加速度计系统建模研究

讨论一类硅微闭环电容式加速度计系统级动态模型的建模过程与方法.MEMS（micro-electro-mechanical system）快速有效的系统级模拟依赖于准确简洁的器件宏模型的建立.文中首先针对一种基本机电换能器件进行研究,利用二元函数的Taylor公式,建立器件偏置点附近增量信号间的线性关系,进而建立可用等效电路形式描述的器件宏模型.以此为基础,分别探讨传感器中检测和加力两类差动电容模型的建立方法及其与外部环境的联接,得到可利用电路模拟软件进行分析的系统级等效电路.通过仿真实例验证模型的正确性,并简要讨论系统的主要动态特性.这些工作为进一步的系统仿真和全局优化提供可靠的模型基础.     

机械系统的建模与仿真

通过一个导弹弹射机构,介绍了机械系统建模与仿真的一般过程.运用目前简单实用的三维建模软件SolidWorks建立了弹射机构的模型,接着运用目前比较流行的机械系统动力学分析软件ADAMS对其进行了仿真,通过分析试验结果和不断修改,最后得到了较为理想的弹射机构的物理样机.     

机械系统的建模与仿真

通过一个导弹弹射机构,介绍了机械系统建模与仿真的一般过程。运用目前简单实用的三维建模软件Solid Works建立了弹射机构的模型,接着运用目前比较流行的机械系统动力学分析软件ADAMS对其进行了仿真,通过分析试验结果和不断修改,最后得到了较为理想的弹射机构的物理样机。     

雷达结构协同建模与仿真技术研究与实现

在协同研制模式下,分系统结构建模与仿真工作可并行开展,但由于缺乏制定仿真建模规范等原因,目前大部分产品仍采用传统的串行封闭式建模与仿真模式。为提高产品设计效率,需要开展对协同建模与仿真技术的研究。文中结合雷达结构领域联合建模与仿真的特点,分析了协同建模与仿真的现状与技术难点,重点探讨了协同建模与仿真流程、协同仿真建模规范、协同建模与仿真架构等关键技术,并根据分析结果给出了雷达结构协同建模与仿真技术实例,实现了基于共享模型的紧密集成与协同。     

机械系统动态仿真技术及ADAMS的理论基础研究

在介绍机械系统动态仿真技术的基础上，着重研究了ADAMS的分析计算方法，从而极大限度地发挥ADAMS的仿真功能，同时也为ADAMS的二次开发提供了一定的理论基础，在理论上和实践上具有非常重要的意义。     

微电子机械系统中典型构件的力电耦合分析及其应用研究

力电耦合是大多数微电子机械系统（尤其是以静电驱动的微机械）的重要特征。文中采用有限元（FEM）结合边界元（BEM）的方法来混合求解MEMS中的力电耦合问题,利用自行研制的程序给出了几种典型构件（平行板、悬臂梁和固支梁）的分析结果,并同其他商业软件（ANSYS和Intelisuite）的计算结果进行了比较。同时,还将这种分析方法应用到微继电器的设计和MEMS构件残余应力的检测中。     

复杂机械系统运动误差自动建模技术研究

基于多体系统理论的基本思想,研究了复杂机械系统运动误差建模的规律性,提出了复杂机械系统运动误差特征建模方法,用于解决复杂机械系统误差建模的通用性和自动化问题,以数控加工中心在线检测系统为例,说明了方法的应用。     

桌面式微型工厂原型系统建模研究

借鉴虚拟制造的建模方法,开展了针对以准分子激光直写刻蚀加工为主要加工手段,以微集成机构为产品对象的桌面式微型工厂建模研究,规划了桌面式微型工厂的框架,确定了系统的结构组成,讨论了组成模块的功能、实现方式及不同模块间的联系与集成关系等。     

MEMS模拟仿真研究和发展现状

介绍微机电模拟和仿真的一些基本特点 ,概括MEMSCAD的体系结构 ,以及等效电路法建立宏模型的方法和用ANSYS进行耦合场分析 ,并指出今后有待研究的几个问题。     

基于异构宏模型的MEMS系统级建模方法

针对含复杂结构的MEMS器件,提出基于异构宏模型的系统级建模方法,即将基于解析法和基于数值计算的宏建模方法结合起来提取复杂器件的参数化宏模型,在此基础上实现MEMS系统级仿真。以z轴加速度计为例,在Saber中进行其系统级的时域、频域仿真,将仿真结果与有限元分析进行了比较,其仿真时间小于3min,相对误差小于3%,表明该方法能够快速有效地实现复杂结构MEMS器件的系统级仿真。     

微机电系统光学组件的系统级建模

为提高微机电系统(MEMS)中光学系统整体仿真的准确性和效率,解决光学组件系统级建模存在的问题,提出了一种光学组件系统级建模方法,该方法可同时支持与MEMS系统级机械组件和电路组件共同仿真.首先,介绍了多端口组件网络方法、高斯光束特点和空间坐标系变换理论.接着,以微平面镜为例,介绍了光学组件系统级建模方法的流程.最后,采用Verilog-A硬件描述语言建立了包含多个典型光学组件的系统级光学库.使用该库的光学组件在MEMS集成设计工具MEMSGarden中搭建微扫描系统进行了仿真与测试.与商业软件CoventorWare的分析结果相比,提出的建模方法解决了扫描盲区问题,且非差分电压分析的误差小于3％.结果显示,本文提出的建模方法精确有效,对MEMS的系统级设计有参考价值.     

MEMS技术的研究现状和新进展

介绍MEMS技术几个主要方面的研究现状和最新进展:MEMS的加工技术、封装技术、检测技术。阐述MEMS技术仍面临的问题。     

H型钢矫直仿真建模的研究

介绍了H型钢建模的新方法,重点分析了建模中的参数,单元类型,单元划分,材料非线性,接触和边界条件的设计,解决了仿真过程中建模不合理,计算精度不准确问题,为后续仿真奠定基础。     

基于MDO的MEMS多物理域耦合设计建模

微机电系（Micro Electro Mechanical Systems，MEMS）涉及多个物理域，多物理域的耦合加大了设计建模的难度。多学科设计优化方法（Multidisciplinary Design Optimization，MDO）是专门针对复杂系统的综合设计优化方法，在处理系统间的相互耦合问题上有着技术和方法上的优势。提出将多学科设计优化方法应用于MEMS的多物理域耦合设计，并对相应的多物理域耦合建模方法作出了分析研究。     

基于键合图的平面凸轮机构动力学建模与仿真

针对含有凸轮机构的机电耦合系统动力学建模与仿真问题,提出了相应的键合图方法。基于凸轮机构的运动约束条件,阐述了建立平面凸轮机构键合图模型的一般方法,揭示了其所包含的动力学原理。在混合因果关系的情况下,结合现有的算法,实现了机电耦合凸轮机构系统一体化建模与仿真,通过实例说明文中方法的有效性。     

基于MEMS的人工视网膜微电极阵列设计仿真

本文介绍的是一种基于微机电系统（MEMS）技术的表面型人工视网膜微电极阵列设计与仿真。电脉冲通过微电极刺激视网膜神经细胞,在大脑皮层视觉区域引起对应的特征电位反应,部分恢复患者的视觉。为研究表面型人工视网膜微电极阵列在人眼压力环境下的位移,特别设计了多种微电极阵列,进行了应力仿真。     

复杂机械产品仿真技术研究

复杂机械产品是一个典型的机电液一体化系统,对其全生命周期的仿真分析,几乎囊括了系统仿真学所研究的所有类别和手段.对复杂机械产品全生命周期内所涉及的仿真分析的主要类型、分析内容、仿真流程、协同关系等进行了系统性的归纳和总结,并给出了某型号动力传动产品的部分应用实例.