摘要：介绍国内外MEMS(micro-electro-mechanical system)材料力学性能的测试方法,包括纳米压痕法、薄膜打压法、梁弯曲试验、微拉曼光谱法、单轴拉伸法等。分析各种测试方法的优缺点、基本原理和最新进展。详细介绍单轴拉伸试验方法的试验原理、特点及发展现状,在此基础上介绍作者们在MEMS材料单轴拉伸试验方面的阶段性研究成果,包括单轴拉伸试样设计、夹具设计、加载方法及应变测量技术等。试样和夹具的设计采用有限元方法模拟不同形状参数试样的拉伸试验过程,确定试样的外形和尺寸。应变测量采用的是激光干涉应变计法(interference strain/displacement gauge,ISDG),并用所研制的微小试样拉伸试验机,成功测得多晶铜薄膜材料的应力—应变曲线。

摘要：针对利用附加质量的模型修正方法存在未知修正变量数目过多，修正方程欠定，修改精度无法满足工程应用要求的问题，提出了一种设计参数型修正方法来提高原始方法的修正精度．该方法利用泰勒展开公式，导出质量矩阵和刚度矩阵对设计参数的灵敏度影响矩阵，进而建立以设计参数偏差量为未知数的修正方程．分别用一个长直机翼模型和一个阶梯变截面梁模型为例，进行了该修正算法的验证．两个算例初始引入的局部刚度建模误差为30％-50％，修正后模型的计算误差都小于1％．研究结果表明，本文提出的修正方法大大减少了待求解的未知变量数目，降低了对测试模态数目的要求，提高了算法的修正精度，同时使得修正结果的物理指示意义也更加明确．

摘要：利用渐进结构拓扑优化方法(Evolution Structural Optimization,ESO),以约束阻尼层质量为约束条件,以最大模态损耗因子为目标函数,编制了ESO法的可执行程序,并基于ABAQUS软件建模,开展了九宫板约束阻尼层的拓扑优化研究。发现随着约束阻尼层的删除率增大,结构模态损耗因子逐渐增至最大值后降低。而随着删除率的增大,结构单位质量阻尼性能逐渐增大,可见优化布局可以提高九宫板结构的抑振性能。为研究优化布局对结构应力分布的影响,模拟了多种振动工况下,优化前后九宫板结构的Mises应力分布云图及其最大应力,结果发现优化布局后九宫板结构Mises应力分布影响很小,且最大Mises应力值得到有效降低。并将该方法应用在一般复杂结构的优化设计,实现了较少阻尼性能损失达到减重的目的,具有重要的工程实用性。

摘要：在多阶固有频率约束条件下,采用“渐进结点移动法”,对空间桁架结构的形状进行优化设计,使结构重量达到最小。首先分析固有频率相对结点位置的一阶导数,确定结点移动的效率,即灵敏度数。根据灵敏度分析结果,优先移动效率较高的结点。然后,利用库恩-塔克优化条件检验所得结果,保证优化过程收敛于最小重量设计。最后,用二个典型数值算例验证本文算法的有效性和可靠性。

摘要：针对薄壁异形环截面管状结构,结合有限元分析,提出了基于Hopkinson拉杆技术的环向材料动态拉伸实验方法;设计了特殊的夹具,采用空心透射杆提高透射波幅值;并对1Cr18Ni9Ti材料薄壁异形环截面管状结构进行不同应变率下的冲击拉伸实验。实验结果表明,该实验方法可适用于这种薄壁异形环截面管状结构,该结构具有良好的塑性变形能力,断裂应变随应变率的提高明显降低,拉伸强度随应变率的提高明显增大。

摘要：针对交通扰动引起高科技设施的微振动环境控制问题 ,提出了一种一体化主动控制微振动的“安静平台”方案。即在建筑物原来楼层地板上安装减震支持的平台 ,在平台和楼板间安装主动控制的液压作动器 ,在对建筑物和液压作动器进行一体化建模的基础上进行控制律设计 ,通过控制平台的微振动来满足设备对微振动环境的要求。对一安装有“安静平台”的 3层楼房模型的微振动响应主动控制进行了仿真研究。结果表明 ,与微振动通用标准 BBN- VC比较 ,平台的微振动水平可以达到最严格的 E级标准。

摘要：以典型薄壁圆筒结构为研究对象,运用移动最小二乘法进行撞击能量和撞击载荷拟合,借助***的PCL语言,运用MATLAB软件中自带的优化算法进行优化分析,给出了结构在给定约束条件下的吸能最优结果。针对典型结构耐撞性分析技术的研究,建立了一套可以应用于工程结构耐撞性优化设计的可行方法。

摘要：连续纤维增韧的碳化硅复合材料（以下简称C／SiC），作为超高速飞行器热结构使用时，有可能在高温环境下受到高速撞击的作用，因此，掌握其在极端环境（高温、高应变率）下的力学性能是进行结构安全设计的基础。本文采用具有高温实验能力的分离式Hopkinson杆，在293～1273K温度范围内进行了动态压缩力学性能测试，研究了环境温度和加载速率对材料力学性能的影响。结果表明：C／SiC复合材料的高温压缩力学性能主要受应力氧化损伤和残余应力的共同影响。实验温度低于873K时，应力氧化损伤的影响很小，而由于增强纤维和基体界面残余应力的释放使界面结合强度增大，复合材料的压缩强度随温度的升高而增大；当实验温度高于873K时，应力氧化损伤加剧，其对压缩强度的削弱超过残余应力释放对强度的贡献，材料的压缩强度随温度的升高逐渐降低。由于应力氧化损伤受应变率的影响很大，当温度由873K升高至1273K时，高应变率下压缩强度降低的程度要比应变率为0．0001／s时低得多。

摘要：为了对飞机驾驶舱后观察窗玻璃进行抗鸟撞设计,进行了后观察窗玻璃抗鸟撞试验,试验中测量了观察窗玻璃上两个点的应变时间历程。利用大型商用碰撞分析软件PAM-CRASH建立了全尺寸鸟撞后观察窗玻璃有限元计算模型,对鸟撞后观察窗试验过程进行了数值模拟,比较了应变及位移时间历程曲线的计算结果和试验结果,二者良好的一致性表明计算模型的合理性。在此基础上分析了内外层玻璃厚度及中间空气层厚度对后观察窗结构抗鸟撞动响应的影响规律,为飞机驾驶舱后观察窗玻璃的抗鸟撞设计提供技术指导。

摘要：针对某型飞机机翼前缘抗鸟撞性能不满足适航要求的问题,采用"数值仿真-试验验证-再仿真"的研究思路,对该结构进行了抗鸟撞优化设计。首先,通过有限元数值仿真,分别对具有三角板结构和前墙结构的两种新型前缘结构抗鸟撞能力进行了分析。仿真结果表明:具有前墙结构的机翼前缘抗鸟撞能力优于原始结构和带三角板结构的机翼前缘;在鸟撞过程中,这种具有前墙结构的机翼前缘通过利用破损蒙皮继续变形吸能的方式提高了结构的抗鸟撞性能。基于此,对带前墙结构的机翼前缘进行了抗鸟撞试验,一方面验证了数值模拟方法的准确性,另一方面验证了前墙结构的抗鸟撞效果。最后,采用数值仿真方法对带前墙结构的机翼前缘结构进行了参数分析,得到了前缘蒙皮厚度和前墙厚度与结构抗鸟撞性能的关系,并基于结构承载和抗鸟撞能力的综合要求,确定了最终结构参数。分析表明,优化后的机翼前缘结构不仅满足抗鸟撞要求,而且实现结构减重30%。