应用于三维集成的金铟键合技术研究

由于埋置芯片耐受温度的限制,圆片级低温键合技术是MEMS三维集成的关键工艺之一。金属In凭借自身熔点低而金属间化合物(Intermetallic compound, IMC)熔点高且性质稳定的特点,使得Au-In固液扩散键合法成为颇具前景的低温键合技术之一。本文采用Au-In二元共晶化合物进行圆片级低温键合,在键合衬底上先后制备了0.4μm的SiO/SiN介质层、3.5μm的Au层和1.7μm的In层,然后分别研究了先预加热键合极板再贴合圆片和先贴合再加热两种键合方式。电性能测试、An/In组分分析和剪切试验结果表明:先贴合再加热的键合样品芯片形成了性质稳定的IMC组分,具有良好的电学互连特性稳定性,且剪切强度达到100 MPa。一定样本容量的实验结果证明隔绝键合前Au-In的相互扩散能够有效增强键合的可靠性。

滑移装置协同气液两相流抑制受限空间甲烷爆炸试验研究

为探究不同气体驱动水雾喷洒对滑移装置下甲烷爆炸特性的影响规律,在方形管10 cm×10 cm×100 cm中开展爆炸试验,借助高速摄像技术和压力采集技术,通过改变滑移装置弹簧线径、水雾驱动气体类别,剖析不同工况对爆炸火焰结构演变行为和压力瞬态变化规律的影响。结果表明:N_(2)驱动细水雾与滑移装置对甲烷的协同抑爆灭火效果优于空气驱动水雾协同滑移装置作用,且预防细水雾抑爆失效情形下,N_(2)可起到冗余灭火作用和协同增效作用。对比空气驱动细水雾作用,N_(2)驱动细水雾可有效缩短火焰燃烧时间,延缓火焰锋面速度峰值出现,抑制火焰锋面形态演变,缩小压力振荡区间,衰减近一半超压峰值,将最大超压峰值有效控制在燃烧区内,减少未燃区二次爆炸的可能性。

飞机防滑刹车系统的最佳滑移率式控制方法研究

在分析滑移率控制式飞机防滑刹车系统的工作原理基础上,提出了一种基于最佳滑移率式的飞机防滑刹车系统的模糊控制方法。以某型飞机为例,将该方法在MATLAB环境下进行了数字仿真。结果说明:模糊控制方法能够达到较好的刹车控制效果,并具有较强的鲁棒性;采用基于滑移率式的模糊控制算法可以大大地提高飞机防滑刹车效率,特别是在跑道积雪情况下的刹车性能提高显著。

一种新的约束变速趋近律离散滑模控制方法

考虑惯性执行器输出速度有限的实际,引入趋近律变化速率的控制函数,设计了一种新的无抖振离散滑模变速趋近律算法.首次提出了通过设计趋近律变化速率来构造离散滑模趋近律的思想,使得控制器的物理意义更加明显,设计更加灵活和简单.对于标称系统,该算法可以使切换函数在有限时间内快速无抖振地收敛至零;对于满足匹配条件的不确定系统,切换函数能够收敛至与不确定性及控制参数相关的某一数值,通过设置控制参数,可使这一数值任意小.

函数型摩擦系数条件下轮轨滚动和滑动接触的热机耦合分析

以直径为860mm的LMA型踏面轮对和60kg.m-1钢轨为例,在考虑轮轨间热传导以及轮轨与环境间的热传导和热辐射基础上,采用非线性有限元分析软件ABAQUS提供的mixed Lagrangian-Eulerian方法建立轮轨接触的热机耦合有限元模型,并采用隐式和显式相结合的方法分析轮轨滚、滑动接触工况下的热机耦合问题。结果表明:轮轨滚动接触时,轮轨间的摩擦温升较小、不影响轮轨表面的材料性能,工程上可以忽略其温度对轮轨接触特性的影响;轮轨滑动接触时,轮轨间的摩擦温升足以改变轮轨表面的材料性能,进而影响摩擦系数,且不同摩擦系数对轮轨接触热机耦合特性影响也较大,因此采用与相对滑动速度、温度和载荷等因素相关的函数型摩擦系数可以准确分析轮轨滑动接触的热机耦合特性。

轧机液压伺服位置系统多模型切换滑模变结构控制

针对轧机液压伺服系统随工况变化而引起的弹性负载刚度系数发生跳变的问题,建立了轧机液压伺服位置系统在不同工况下的非线性多模型集。通过选择系统共同的稳定滑模面,设计了各子模型对应的自适应滑模变结构控制器,并应用Lyapunov稳定性理论证明了整个系统可从任意初始状态趋向于系统的共同滑模面,进而保证了整个变结构切换控制系统的渐近稳定性。为有效削弱系统参数跳变的不良影响,采用模型最佳匹配性能指标作为各子模型切换控制的依据,实现了各子模型控制器之间的切换。仿真研究结果表明:所设计的多模型切换自适应滑模变结构控制器能够保证轧机液压伺服系统具有良好的动静态性能,对系统参数跳变具有良好的鲁棒性。

Etvs效应改正中航速、航向角计算方法研究

Etvs效应是影响海洋重力测量精度的主要误差之一,为了减小由定位误差所引起的Etvs效应改正误差,本文基于对常用的直接差分算法进行分析,提出了测线滑动拟合算法。理论研究和实例计算结果表明以测线滑动拟合算法求定航速、航向角比通常采用的直接差分算法使Etvs效应改正精度明显提高。

TiAl金属间化合物的超塑性研究

总结和评价了ＴｉＡｌ金属间化合物超塑性研究的进展情况。针对已取得的成果和研究中存在的问题，对ＴｉＡｌ合金超塑性的进一步研究提出了一些看法和作了展望。

抗滑桩间距的下限解

在抗滑桩间距上限解的基础上，考虑了土拱效应与桩间土的摩擦力、粘着力等因素的影响，首次推导出抗滑桩桩间距的下限解计算式。其结果较符合工程实际，对实际工程抗滑桩的设计有重要的参考意义。

基于鲁棒迭代学习控制的永磁同步电机转矩脉动抑制

为了提高永磁同步电机转速伺服系统的性能,抑制转矩脉动对控制系统的影响,提出了滑模控制与迭代学习控制相结合的鲁棒迭代学习控制方法(RILC)。设计了迭代学习控制器抑制周期性转矩脉动,提出了滑模控制器提高系统的抗扰动性能,保证系统强鲁棒性及响应快速性。实验结果显示,电机以900r/min的速度运行时,采用鲁棒迭代学习控制可将速度脉动6次谐波幅值由0.89降低到0.56;加入0.5N·m的负载扰动后,转速波动最大值为22r/min,比PI-迭代学习控制法得到的值减小了1.8%。电机以60r/min运行时,采用鲁棒迭代学习控制可将速度脉动6次谐波幅值由4.87降低到0.45;加入0.5N·m的负载扰动的,转速波动最大值为24r/min,比PI-迭代学习控制法得到的值减小了23%。得到的结果表明,鲁棒迭代学习控制方法可有效抑制转矩脉动,同时可提高永磁同步电机转速伺服系统的鲁棒性和动态响应性能。

冷连轧机工作辊原始粗糙度与换辊周期的研究

针对冷连轧生产过程中打滑与热滑伤问题 ,建立了一套工作辊原始粗糙度与换辊周期综合优化的数学模型 ,并将其应用于某厂 2 0 30mm5机架冷连轧机的生产实践 ,降低了该轧机打滑与热滑伤的发生率 。

基于分项系数有限元法的观音岩大坝深层抗滑稳定分析

材料强度储备系数法在重力坝深层抗滑稳定分析中得到了普遍应用,但该方法未考虑荷载的不确定性,且认为岩体强度可以无限度的降低,其安全系数不能表达坝基实际的可靠度。在分项系数有限元法的基础上提出了一种新的重力坝深层抗滑稳定计算方法——有界降强分项系数法,该方法将影响坝基稳定的变量经分项系数处理后,采用强度储备系数法考虑岩体强度可能的弱化,并以相同岩体抗剪参数的统计规律来控制其弱化下界。采用该方法对观音岩重力坝11号坝段进行了深层抗滑稳定分析,并与传统方法计算结果进行对比,结果表明:所提方法计算的安全系数比分项系数有限元法略大,不同方法计算所得大坝稳定性是一致的,说明所提方法应用于重力坝深层抗滑稳定是合理可行的。

日本M_W9.0级地震同震位移场和应力场的有限元模拟

根据同震位移GPS观测数据,利用有限元法反演了2011年3月11日本MW9.0级地震的断层滑移模式。在此基础上,计算了日本MW9.0级地震引起的同震位移场和应力场,给出了位移和应力的分布,分析了他们的变化规律并与实测结果进行了对比。计算结果表明:日本MW9.0级地震的静态断层滑移量最大可达25 m。地震引起断层上盘向东位移,最大位移在震中附近,可达24.25 m,日本东北地区向东位移最大可达6 m。震后地表隆起,隆起幅度可达5.6 m,隆起的最高点也在震中附近。日本东北地区东海岸附近有一下沉带,下沉量可达0.8 m。同震地表位移的计算值与GPS测量结果基本一致。地震引起应力变化,导致震后应力下降。应力变化是不均匀的,在震中附近约为9.9 MPa,在深处可达32 MPa,在日本东北地区地表应力变化小于4.4 MPa。地震引起的应力变化主要是水平应力,垂直应力基本不变。

大涡模拟二维气固两相平面射流

首先用大涡模拟对二维平面射流进行了数值模拟,并就断面流向速度分布、速度脉动量分布以及雷诺切应力分布与实验值进行对比分析,得出大涡模拟方法可以较好地模拟二维平面射流。在此基础上对二维气固两相平面射流中直径为30μm(St=2.5)的颗粒扩散特性进行数值模拟,发现由于大尺度涡团的作用,颗粒分布于大尺度涡团的外缘而不是集中于中线附近。这与过去基于时均雷诺方程的数值模拟结果得到的颗粒主要集中于中线的结论有所不同,但与直接模拟二维平面混合层中颗粒运动扩散情况相吻合。

一种新型钢筋切断机的设计研究

在比较传统的钢筋切断机的性能特点的基础上 ,设计研究了一种新型的无减速装置的钢筋切断机 ,给出了其工作原理及主要性能参数的确定过程 ,最后得出了相关结论 ,证明此种钢筋切断机性能优良 ,具有广阔的应用前景。

水下运载器非奇异快速终端滑模控制

针对传统基于线性滑模面的滑模控制方法收敛速度慢、易于颤振的难题,提出一种新型多变量非奇异快速终端滑模控制方法.利用Lyapunov稳定性理论对该方法进行理论分析,结果表明:系统位置跟踪误差和速度跟踪误差将在有限时间内收敛到小球域内,并且小于相同参数条件下传统基于线性滑模面的滑模控制方法.以正在开发的北极星号遥控水下运载器的四自由度控制为研究对象,将该方法和基于指数趋近律的传统滑模控制方法进行仿真对比,结果表明:当存在较强未知外干扰和较大参数不确定性以及测量噪声时,该方法相对传统滑模控制方法可以获得更快的动态响应速度、更高的稳态控制精度和更平滑的控制输入.

火箭冲压组合循环推进系统掺混参数研究

火箭冲压组合循环(RBCC)推进系统工作过程中,来自冲压管道的空气和火箭发动机的排气流进行混合,混合气体通过一个扩压器,在扩压器中与燃料混合并燃烧。本文基于CFD技术,研究了基准掺混段内的掺混过程,N-S方程的计算结果显示,在掺混段出口,截面气流并不均匀,这将会影响整个RBCC推进系统的性能。在此基础上,本文还研究了掺混段长度和掺混段出口静压对掺混性能的影响。

铝合金板材压印接头机械内锁滑移的检测分析

该文提出了一种基于数字图像分析技术实现压印接头机械内锁滑移检测分析的方法,构建了接头滑移检测图像采集分析系统,设计并制备了铝合金板材双半剖压印接头试件.力学加载试验过程中利用多台电子显微镜同步观察、采集接头机械内锁区滑移图像序列,采用数字图像灰度匹配算法计算机械内锁区上下板间的滑移错动量,并融合载荷历程试验数据分析接头滑移失效的演变过程.该方法的提出为此类型机械连接接头的力学性能试验以及微观失效分析提供了一条可行途径.

Hoek-Brown准则下岩质边坡的GSI反演

利用极限分析上限定理,基于Hoek-Brown准则,求出边坡的临界滑动面的方程。并研究Hoek-Brown各参数的性质,将岩体地质强度指标(GSI)作为反演对象。通过研究,分析GSI与潜在滑动面深度的关系,绘制不同坡率下滑动面深度随重度γ及边坡高度H的变化规律。研究结果表明:对于岩质边坡,可以各位置的滑动面深度对GSI进行反演。最后,通过算例证明利用本文方法获得GSI反演值与既有结果符合较好,证明了本文方法的可靠性。

基于路面识别的汽车制动防抱死优化控制

汽车ABS在车辆制动过程中,能够有效缩短制动距离、避免出现车辆侧滑以及减少轮胎磨损等特殊优点,保证了车辆的制动性和行驶安全性。在现有ABS控制方法中,普遍存在路面识别算法精度低、实时性差,以及防抱死系统中存在高度非线性、时变性和参数不确定性等难题。为解决上述问题,提出了一种基于路面识别的ABS滑模变结构控制方法,基于"路面特征系数"法进行路面识别,动态地获取当前车辆最佳滑移率,并基于最佳滑移率对车辆ABS进行滑模变结构控制。仿真结果表明ABS具有很好的制动效果,并能够对当前车辆行驶路面做出准确识别。