摘要：为评估多晶硅薄膜材料的加载可靠性,发展一种新型多晶硅薄膜疲劳性能测试实验系统,利用片外测试方法研究多晶硅薄膜在大气环境下的拉伸疲劳特性。实验试件采用MEMS(micro-electro-mechanical systems)工艺制造,具有相同的长度、厚度和不同的宽度。每个加载条件下重复10次实验,应用Weibull方法对疲劳实验数据进行处理,得到0.35GPa～0.70GPa应力幅值范围内5个应力水平下多晶硅薄膜拉伸疲劳的S—N曲线。研究表明,多晶硅薄膜的疲劳寿命随着交变载荷幅值的减小而增大,二者呈对数线性关系。该结果可以直接用于多晶硅薄膜材料MEMS器件的可靠性设计。

摘要：为求解粗糙表面弹性接触问题,将其转化为一个线性补余能问题,进而简化为一个二次函数的条件极值问题,利用共轭梯度法求解。算法实现了在共轭梯度方向上修正步长的优化,有效地提高了收敛效率。而占用大量计算时间的弹性变形求解采用快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)技术,该算法有效地克服了传统傅里叶变换所引起的周期性误差。计算实例模拟了点接触单峰表面,正弦表面和真实粗糙表面的弹性接触以及有限长滚子线接触等接触问题。计算结果显示目前所用算法有效地缩短了干接触弹性接触问题的求解时间,对于不同的粗糙表面和接触类型都表现出一致的良好收敛性,同时计算精度对网格的依赖性很小,是工程中有效的分析设计工具。

摘要：安全阀依靠阀芯与阀座间的紧密贴合实现对流体介质的密封。阀芯与导向孔之间的配合间隙易使阀芯产生偏转,进而导致密封配合界面出现不能消除的间隙,致使阀门工作异常。该文基于ABAQUS软件,对阀芯偏转工况下的密封界面进行了力学分析,研究了阀芯偏转角度与阀门密封失效之间的关系,通过提取仿真计算结果,确定了该型阀门在常温与超低温工况下阀芯在保证密封性能的前提下允许的最大偏转角度。从阀芯偏转对阀门密封性能影响的角度,提出了一套完整的仿真计算方法,为阀门导向配合的公差设计和密封机构的尺寸设计提供了理论基础和参考。

摘要：为了满足微型机电系统研究和测试的要求,设计了一种压电驱动的基于柔性铰链的微操作执行器。该微操作执行器采用组合杠杆原理将压电驱动器的微小位移放大。用简化方法和有限元方法分别对该柔性铰链微操作执行器进行了分析,发现简化方法可以用在初步设计中,而最终需要用有限元方法进行校验。在柔性铰链微操作执行器的设计中,加强杠杆的支点和杠杆臂的刚度,能有效地提高系统的运动放大倍数,并且使简化分析的结果和有限元分析结果更接近。

摘要：为了能精确地测试和评定微构件的力学特性 ,需研制微拉伸装置。本文对电磁 -线圈力驱动器的结构和参数进行了优化设计 ,并将其应用于微拉伸装置。结果表明 ,由于磁场梯度与线圈的激励电流成线性关系 ,因而能进行精确的控制。在设计微拉伸装置时 ,样品的一端附在由叶片弹簧悬挂的可移动拉杆上 ,另一端固定。通过线圈激励产生的磁场对拉杆上的磁铁作用 ,施加拉力。利用光纤传感器测量位移。最后 ,采用内径 a1=0 .0 0 8m,匝数 n= 12 80 0的线圈 ,可得到作用于磁铁的力与电流的关系为 ΔF/ΔI=0 .50 3± 0 .0 1m N/m A。

摘要：柔性结构的多输入多输出(Multiple input multiple output,MIMO)运动系统的辨识方法是一个具有理论研究和工程应用价值的问题。随着运动系统结构设计、控制性能等要求不断提高,过去视为刚体的MIMO运动系统的柔性动力学特征将越来越显著,成为限制系统性能的重要因素。在辨识试验获得频域非参数模型基础上,提出一种柔性结构的MIMO运动系统辨识方法,基于正交多项式的总体参数曲线拟合得到同分母的MIMO传递函数矩阵,利用模态叠加原理以及奇异值分解(Singular value decomposition,SVD)原理得到系统的状态空间模型。此方法被应用于光刻机工件台这一典型的带有柔性动力学特征的MIMO运动系统。获得的MIMO状态空间模型具有频域辨识模型同等的辨识精度,证明了提出的辨识方法的有效性。所获得的模型满足用于综合控制设计的要求。

摘要：为了研究轴对称回转体水下航行器模型所受到的壁面摩擦阻力,设计并实施了一套测试系统。该系统主要由一个回转半径为2.1 m的旋臂及环形水池、六分量天平、扭矩传感器、PIV系统以及相关的数据采集系统组成,可以实现最大线速度为15 m/s的试验工况。试验和分析结果表明,该系统在一定的速度范围内可以有效地测试航行器模型所受摩擦阻力,满足了设计要求。

摘要：根据缸套 /活塞环胶合失效试验研究的需求 ,设计了一台集试验、测量和控制于一体的往复式摩擦磨损试验机。该设备具有加热和温度控制功能 ,采用快速响应速度的微细热偶测量接触区温度 ,同时通过四臂电桥测电阻法测量缸套 -油膜 -活塞环之间的动态接触电阻 ,以反映接触区的润滑状态。试验表明该试验机性能稳定 ,可测物理量丰富 。

摘要：针对石油化工行业中广泛应用的大型立式储罐检修任务,传统的脚手架、导轨及爬壁机器人等工作平台存在拆装困难、结构复杂或运行速度较低等缺点,有效载荷能力和工作效率受限制。索并联机构具有工作空间大、承载能力强、模块化等优点,在大型立式储罐的检修领域极具应用潜力。提出一种采用四根支撑杆的八索驱动并联机器人工作平台及出索点位置可调的模块化支撑杆设计;建立了索并联机构的运动学模型和平面简化模型,分析机构参数对其工作空间的影响,并针对20 m口径典型立式储罐给出了优化结构参数;结合索牵引并联机器人的工作平台沿不同轨迹运动时索长、索力变化分析,确定了运动规划时优选运动轨迹。

摘要：针对大型可倾瓦滑动轴承的湍流效应和瓦块变形,基于COMSOL和MATLAB的联合仿真构建三维热弹流体动力润滑模型。模型中,考虑湍流的修正雷诺方程、能量方程和热传导方程的计算采用COMSOL偏微分方程物理场模块实现,瓦块变形计算采用COMSOL中热应力物理场模块实现,多物理场耦合和计算过程控制利用MATLAB实现。基于所构建模型,研究瓦块弧长、名义间隙、支承点偏移量和宽度对可倾瓦滑动轴承性能的影响。结果表明:当瓦块弧长或轴向宽度增加时,油膜变厚,瓦温降低,但是总摩擦功耗会增加;当径向间隙增大时,油膜变厚,瓦温降低,总摩擦功耗也会略有降低;而当支撑偏移量增大时,两块下瓦的变化趋势相反,总承载能力和摩擦功耗略有增加。研究结果为可倾瓦滑动轴承的优化设计提供有价值的参考。