摘要：为设计和优化面粉输送设备,应用离散元法对面粉进行准确地工程建模和分析,需要对其接触参数进行必要的标定。该研究依据颗粒缩放理论,用“Hertz-Mindlin with Johnson-Kendall-Roberts”接触模型表征面粉颗粒间黏性的影响,提出了一种基于静/动态休止角的接触参数标定方法。运用正交试验方法,对接触参数的敏感性和方差分析,表明面粉颗粒间的滚动摩擦系数、面粉颗粒与不锈钢表面间的静摩擦系数、表面能对静态休止角的影响极显著(P<0.01),并且多组接触参数都可以模拟出与试验相同的静态休止角。进一步研究表明,面粉颗粒与不锈钢表面间的静摩擦系数的合理取值范围为0.2~0.4。通过2种填充率、4种转速下基于动态休止角的参数标定,将其中与试验最为吻合的一组参数作为标定结果,其值如下:面粉颗粒之间恢复系数为0.6、面粉颗粒之间静摩擦系数为0.2、面粉颗粒之间滚动摩擦系数为0.1、面粉颗粒与不锈钢容器表面之间恢复系数为0.6、面粉颗粒与不锈钢容器表面之间静摩擦系数为0.6、面粉颗粒与不锈钢容器表面之间滚动摩擦系数为0.5、表面能为0.12 J/m^(2)。使用该组参数对矩形容器中物料自由坍塌试验进行仿真,其结果与试验结果相符,验证了该标定方法的有效性。该研究提出的标定方法简单、易执行,对粉料输送设备的设计及优化具有一定的工程应用价值。

摘要：利用数值计算和模态叠加法建立了静电致动泵膜的降阶模型,使复杂的吸合过程求解简单化。通过与已有文献中的结果和三维有限元计算值的比较,表明降阶模型能减少求解时间并且具有很高的精度。利用降阶模型参数化研究了残余应力、泵膜厚度、泵膜半径、极板初始间隙对泵膜吸合电压和吸合位置的影响,得到了泵膜设计的准则,为静电微泵的优化设计提供理论基础。

摘要：为提高机架螺纹连接寿命,运用弹塑性接触有限元方法对拉杆连接螺纹进行强度分析,结合参数化建模,建立考虑牙间均载和应力峰值的多目标优化模型,采用径向基函数(RBF)神经网络方法和带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解。结果表明:牙侧角约为15°时,牙间轴向载荷分布不均匀率减小13.6%,等效应力峰值减小6.9%,第一主应力峰值减小11.5%。

摘要：为获得高性能的多组件连接结构件,需要利用优化设计方法确定组件间连接的最优位置。使用降阶模型(ROM)可以大幅降低计算成本,满足优化过程中多次重分析的需要。将Craig-Bampton(CB)方法与本征正交分解(POD)结合,利用POD构造参数变化组件的缩减基函数集合,通过组件的本征正交模态(POMs)获得子结构的降阶变换矩阵,结合动态子结构装配技术,获得整体结构的降阶模型(PCB-ROM)。算例验证结果表明,PCB-ROM的计算效率大大优于传统的CB-ROM,并且能够正确反映子结构参数变化导致的整个结构力学特性的变化,具有良好的计算精度和适用性,可以替代复杂的有限元模型,用于优化设计。

摘要：器件宏模型技术是微机电(MEMS)系统设计和系统级仿真的关键技术。为了建立静电致动硅膜板的宏模型,在运用有限元进行模态分析的基础上,利用多变量非线性函数拟合方法,将由数值计算得到的静电器件系统的动能、弹性能和电容写成模态广义坐标表示的解析式,导出以模态坐标表达的器件系统动力学方程,即宏模型。利用该宏模型研究了器件的静态、动态特性,并与有限元计算结果进行比较。结果表明:用模态坐标表达的动态宏模型能够考虑残余应力、大变形、静电力等非线性因素的影响,大大地减少了计算费用,而且具有足够的仿真精度。

摘要：微器件动力学特性通常受到周围粘性流体阻尼的强烈影响,在器件优化设计中,需要建立静电-结构-流体三场耦合模型才能细致考虑这些影响。为研究微开关在粘性流体介质中的动/静态特性和流体阻尼,建立以Navier-Stokes方程描述流体特性的静电微开关模型并进行数值分析;与相关文献结果比较验证了计算的正确性;得到了空气和去离子水介质中微开关的静/动态闭合电压、不同阶跃电压驱动下的闭合特性和流体阻尼力分布的情况。分析认为,微开关动/静态闭合电压的差异在介质粘性较大环境中较小,而在介质粘性较小环境中较大。

摘要：微机电系统(MEMS)的未来在于有稳定数量且不断壮大的新型产品能成功地转化为商品,这关键在于将计算机引入到MEMS设计、制造全过程。阐述了MEMS CAD的复杂性和困难。对MEMS CAD的分层设计思想作了简要介绍,着重对现有的MEMS器件宏模型的建模方法和模型的描述与其国内外研究现状与发展方向进行介绍和总结,认为宏模型研究的重点将是器件非线性特性的有效表达和建模过程自动化的计算机实现,并对今后的研究发展提出一些建议。

摘要：复杂微系统的模拟要求建立统一的、适合于植入电网络仿真器计算的系统级模型。以热力学概念作为通用理论框架,建立多畴耦合微系统通用模型的一般性理论。利用热力学共轭参量"流"和"势"统一表达从属于不同物理域子系统的端点特性,可建立各个子系统多端口组件模型。结合广义的Kirchhoffian网络理论,建立适合于电网络仿真器计算的MEMS系统级模型。便于对MEMS系统进行反复模拟和优化设计。以静电微泵为例,阐述了这一建模方法的有效性。

摘要：预应力压机机架中,拉杆/圆螺母螺纹连接的疲劳断裂是机架的主要失效形式。对连接螺纹的有限元分析是机架设计的重要内容。在考虑了材料的弹塑性特性的基础上,建立了不同牙型螺纹连接的轴对称模型,对不同啮合螺纹对建立摩擦接触关系。研究了不同牙型承载螺纹的应力和变形分布规律,探讨了不同牙型对啮合螺纹牙根部的应力集中、等效应力峰值及轴向载荷分布不均匀性的影响。较大的牙根过渡圆弧半径、良好的牙间载荷分布均匀性和设置合适的螺纹退刀卸荷槽,都能够有效地降低螺纹牙根部的等效应力峰值,进而提高螺纹的疲劳寿命。为大型压机螺纹连接结构设计提供了理论指导。

摘要：针对液压机预应力机架拉杆螺纹第一承载牙根部出现了早期裂纹并发生断裂的问题,运用弹塑性接触有限元方法和Python语言,对拉杆连接螺纹进行参数化建模和分析,研究标准锯齿形螺纹的螺距和旋合圈数对牙根部最大等效应力以及牙间载荷分布的影响,并进行优化设计,得到不同螺距下的最优旋合圈数。结果表明,合理的螺距和旋合圈数能够有效地改善螺纹连接应力及载荷分布,进而提高螺纹的疲劳寿命,为大型压机螺纹连接结构设计提供理论参考。