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。     

MEMS器件建模与仿真分析方法研究

基于主振型叠加法和拉格朗日动力学方程,建立微机电系统多场耦合分析的宏模型。这一模型是由常微分方程组成的有限自由度系统,自由度较少,系统状态方程简单,显著地减少计算时间,为micro-electro-mechanical systems（MEMS）设计提供一种有效而准确的分析工具。算例表明,文中所提方法用于MEMS器件建模仿真分析是有效的。     

基于集总参数宏模型的微机械陀螺多域耦合分析

对微机械陀螺中静电、结构、空气阻尼等物理域进行有效分离，在分别对各域进行数值模拟的基础上提取相应的物理参数，建立集总参数模型。在考虑边缘效应的情况下，提取了微结构电容与位移的解析表达式；根据热一流体类似方法，提取了阻尼孔结构的阻尼系数和压膜刚度；根据结构动力学理论，由模态分析提取结构的有效刚度和有效质量。将这些物理参数综合在系统仿真器中与外围电路共同进行仿真，准确地评估不同条件下微机械陀螺的行为特性。     

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。     

平板式可变电容器宏建模及其在MEMS设计中的应用实例

平板式可变电容器是MEMS重要的机电耦合部件,建立其宏模型是MEMS系统级快速仿真的迫切需求。本文采用解析法在三维空间内建立了可描述活动极板六自由度运动的宏模型,并以MAST为模型编码语言实现了其多端口参数化组件模型。在SABER仿真平台上构建了电容检测式微加速度计系统级模型,时域仿真结果表明使用该系统级模型能够快速进行有限元分析软件难以实现的复杂机电耦合系统时域行为分析。     

基于MUMPS的MEMS集成设计方法研究

基于MUMPS（Multi—User MEMS Processes：多用户三层多晶硅表面微加工工艺流程）表面微加工工艺。根据其工艺特征。建立工艺层库。利用Pro／PROGRAM。编写自动装配工艺层模型程序。通过自主开发的软件。将工艺层模型直接导入到MEMS版图器中。从而实现三维模型到二维版图的自动转换。     

MEMS固体化学推进器设计与建模研究

研制了一种基于MEMS(微机电系统)技术的固体化学微推进器。给出了推进器的结构设计、工艺流程,以及推进剂加注方法。建立了推进器点火过程热传导模型,利用该模型分析了不同因素对点火延迟时间的影响。同时,通过建立推进器性能模型,进行了推进单元推力和冲量的预测,给出了仿真结果。结果表明:减小点火电阻衬底材料的密度、热导率和比热可以减小点火延迟时间和点火功率;在一定条件下,增大喷管出口与喉部面积比能够提高推进器真空推力和冲量;MEMS在推进系统中的应用,能够满足微小型卫星对星载推进系统小型化、微推力、高精度的要求。     

基于显微视觉的MEMS微装配系统研究

提出一种基于显微视觉伺服控制的MEMS器件微装配系统设计方案,描述了系统样机及关键技术模块的研制方案。以微型光谱分析仪极板粘接为示范应用开展了实验研究,表明该系统适用于典型MEMS芯片的微对准和封装研究。     

基于Weibull分布的MEMS器件冲击可靠性建模

提出一种针对MEMS(micro-electro-mechanical systems)器件机械失效进行可靠性建模与预测的概率方法。首先从材料力学性能的尺寸效应出发,介绍脆性材料断裂强度的不确定性及其Weibull概率分布;然后,针对典型的MEMS表面微加工工艺,推导得出基于牺牲层技术的淀积薄膜结构残余热应力表达式;在此基础上,以一种悬臂式MEMS多晶硅器件在冲击载荷下的断裂失效为研究实例,建立体现其尺度、工艺及载荷特性的可靠性分析模型,并利用相关文献对多晶硅力学性能的测试数据,对该器件的冲击可靠度进行定量计算。结果表明典型多晶硅MEMS结构具有高达103g～104g数量级的抗冲击能力(g为重力加速度)。同时可看出,MEMS可靠性受多种关联因素的综合影响,准确的可靠性建模及设计在很大程度上依赖于大量的微尺度下材料性能或行为的基础性实验数据。     

基于几何模型的表面微加工MEMS工艺层模型生成

现有微机电系统设计中所存在的一个重要问题是，设计人员需要通过工艺和版图设计来完成几何设计，因此难以用于复杂器件的设计。研究了表面微加工MEMS几何模型到工艺层模型的自动转化，旨在实现MEMS器件几何设计和工艺规划的分离，给出了表面微机械加工的工艺特征的定义和分类方法，并简要介绍了工艺特征的自动识别过程，重点研究了基于工艺特征模型的工艺层模型自动生成方法。最后给出了试验结果。     

基于标准齿轮接触试验台的非标齿轮样件设计方法

以标准齿轮接触试验台的基本参数为非标齿轮样件设计依据,考虑到齿轮啮合、加工及胶合等因素,建立以电机耗能最低、实验齿轮疲劳寿命最短,且陪试齿轮疲劳寿命最长,为目标函数的优化模型。运用改进后的非支配排序遗传算法,引入了精英策略和快速非支配排序法来提高计算结果的精度和运算效率,在标准试验台上,探讨和挖掘非标因素对齿轮承载能力影响的齿轮样件设计方法。本文中以两种不同中心距的试验台为实例,验证用标准试验机来研究非标齿轮设计方法的正确性。结果表明:用标准齿轮接触试验台来研究非标准齿轮接触疲劳寿命的方法具有有效性。     

基于MEMS的V型梁结构设计和性能测试

为了研究不同弯曲曲率对V型梁结构具有不同的影响,提出了以LCP柔性材料为衬底的V型梁弯曲的力学模型,并通过软件仿真和实验验证了弯曲曲率对柔性V型梁器件的影响.从对比结果可得,当柔性衬底的曲率从0逐渐增大到33.3 m-1时,V型梁的驱动电流也随之增大,实测值与仿真值的最大误差低于6.0％,很好地揭示了柔性衬底弯曲曲率对...     

非标准机械设计中轴强度校核的简化方法

非标准机械设计缺乏可供借鉴的数据和经验,难度高于标准机械设计。本文简述了非标准机械设计过程中常规的强度计算方法及特点,设计了简化的强度校核方法与计算流程,给出这个简化过程的理论依据,指出目前简化方法需要完善的方面。     

Electro-Mechanical Phase Shifters Based on MEMS Structure

The aim of the study of phase shifter on MEMS （micro-electro-mechanical systems） structures was to minimize the dimensions of the design achievement. Also, the main task was to achieve the reliability and durability of the device. The calculation was based on the optimization technique （step by step） and the modeling of individual parts of the device, namely MEMS-keys that perform the main function--switching. The urgency of this problem is the development and study of one device as a universal, that is, automatically switches from two signals simultaneously. Designs are original and devises are the intellectual property of the authors. The program for modeling phase shifters Computer Simulation Technology Microwave Studio and its results are presented in the paper.     

三级建模微型机电系统多学科优化设计法

针对微型机电系统(MEMS)设计所存在的多学科交叉、周期长等问题,以自顶向下的三级建模法为基础,结合多学科优化设计法,提出了基于三级建模的微型机电系统多学科优化设计法.该方法既保持了三级建模法设计效率高的优点,又能够很好地解决MEMS设计中多学科耦合的问题,比较适合复杂MEMS的设计任务,可以进一步提高设计效率.该方法在微加速度计设计中的应用,证明了该方法在MEMS设计中的有效性.     

微机电系统集成设计方法与实现技术

针对微机电系统设计所存在的多学科交叉、周期长等问题，提出自顶向下设计与自底向上修正的双向微机电系统集成设计方法，将设计流程分为系统级、器件级和工艺级三个阶层；以微惯性器件为典型对象研究了各阶层的关键实现技术，并在此基础上构建微机电系统集成设计平台；所进行的硅微加速度计设计实例说明平台的设计流程可行，同时平台所具有的系统级、器件级和工艺级的多设计入口以及各阶层的全参数化驱动设计功能可提高微机电系统设计的效率。     

MEMS器件的优化设计

微机电系统(MEMS)器件在军用和民用领域应用都比较广泛,其设计研究涉及到机械、电子、磁场等领域,属于多学科问题,对其进行优化设计比较困难。文中以微加速度计ADXL150的优化设计为例以SUGAR软件作为分析器提出采用导重法对微机电系统器件进行优化设计。该方法与国外采用的遗传算法和退火算法等自然模拟优化算法相比,计算效率与计算精度大大提高,采用遗传算法和退火算法需要上万次分析,计算时间达4~5 h,而该方法仅需六七次优化迭代几分钟时间即可找到最优解。     

一种MEMS硅微三维加速度计设计

在压阻式硅微二维加速度计的基础上,提出了一种MEMS硅微三维加速度计.该加速度计微结构包括由四梁-柱体组成的二维水平检测单元和双T型垂直检测单元两部分,通过双T型检测单元和微型柱体与四梁检测单元检测空间三维方向的加速度值.建立了该结构的数学模型并用有限元分析软件Ansys对敏感弹性元件进行力学特性分析.最后对加工出的加速度计进行性能测试.测试结果表明,该加速度计3个方向频响曲线平坦、灵敏度高、线性度好,轴间耦合度小,X向灵敏度为2.17 mV/g,非线性度为0.63％,y向灵敏度为2.08 mv/g,非线性度为0.75％,Z向灵敏度为1.66mV/g,非线性度为1.13％.     

非标零件焊接工装夹具的设计

非标零件焊接工装夹具是一种能够快速、准确定位,提高作业效率的夹具。设计了一款专用于焊接90°组合件的焊接工装夹具,介绍了这一工装夹具的结构和原理,对这一工装夹具进行了有限元分析。这一工装夹具可以在焊接时对90°组合件进行定位,缩短装配时间,保证焊接尺寸的准确性和焊接过程的快速稳定,从而提高非标零件产品的质量。