金属波纹管试验研究

应用微机控制液压伺服动静试验机和稳压压力系统等进行金属波纹管压力及位移条件下的疲劳寿命试验,并通过试验结果与软件分析结果的对比,不断改进和提高软件分析的准确度。另外,通过对3种不同材料的真实应力-应变的试验,为软件分析用的材料数据库提供了真实的材料性能参数,为金属波纹管的设计、研究提供了数据和试验验证。

平行簧片机构力学分析与计算

为了提高平行簧片机构的导向精度,对平行簧片机构进行了力学分析和计算．运用材料力学理论方法,对平行簧片机构进行了精确的受力分析,建立力学模型,推导出了平行簧片机构在外力作用下产生变形的计算公式, 精确地标定工作过程中平行簧片机构的各参数对其导向精度的影响程度．通过分析导向误差计算公式,得到平行簧片机构工作时所受的弹簧预拉力及其力臂、测量力及其力臂、两簧片之间的距离、簧片长度和有效长度等因素均会影响其导向精度．通过合理调节以上各因素的大小,能有效地减小该机构的导向误差．

用于低g_n值微惯性开关的低刚度平面微弹簧设计与制作

针对低gn值微惯性开关对微弹簧系统刚度的要求（0．1～1N／m数量级），设计了一种基于平面矩形螺旋梁结构的平面微弹簧。假设材料均匀、连续且具各向同性，根据材料力学的卡氏定理和线弹性理论，推导得到了微弹簧的弹性系数计算公式，并根据ANSYS有限元仿真分析结果对其进行了修正。基于多层高深宽比硅台阶刻蚀方法，采用MEMS体硅加工工艺，完成了微弹簧的制备，划片后微弹簧芯片尺寸为7mm×7mm×0．3mm。分析结果表明，完善后的弹性系数计算公式与ANSYS仿真结果更为接近，可直接应用于微弹簧的结构优化设计以简化设计过程。纳米压痕法的测试结果表明，微弹簧样品的弹性系数约为0．554N／m，满足设计要求。该微弹簧具有体积小、结构简单、加工容易实现等特点，其成功研制为实现低gn值微惯性开关的工程实用化奠定了基础。

挠性接头刚度测量中传感器的研究

分析了挠性接头角刚度的测量原理,研制了螺管型电感式位移传感器及四孔平行梁和差动式螺管线圈型电感式传感器组合的力传感器,搭建了以两种传感器为核心组成的挠性接头刚度测量系统,进行了挠性接头刚度测量试验。结果表明,两种传感器的研制是有效的,刚度测量的重复性精度优于±1%。

MEMS平面微弹簧弹性系数的研究

分析了在MEMS引信安全系统中平面微弹簧的作用、性能等特点。针对平面微弹簧的设计没有有效的计算公式这一问题,应用力学中的能量法,对一种应用在引信安全系统中的“Z型”平面微弹簧进行了弹性系数计算公式推导,并用有限元分析软件进行了仿真计算。仿真结果与公式计算结果相吻合,验证了公式推导的正确性。

金属波纹管疲劳寿命的有限元分析

应用MSC.Fatigue软件,利用E-N曲线,以初始裂纹法为主要分析方法,对U型波纹管进行疲劳寿命分析,得到波纹管在各种工况下的疲劳寿命,从而进行波纹管的优化设计。主要介绍了波纹管寿命分析的一般思路及其力学原理。经试验验证:有限元法能够很好地模拟金属波纹管的疲劳寿命,精度也大大高于经验公式,同时也为波纹管寿命分析开辟了新的研究途径。

负载刚度对压电元件输出特性影响的研究

压电元件在驱动微操作系统时,其输出位移要小于空载状态下的输出位移,针对众多引起压电元件输出位移减小的原因,重点分析了压电陶瓷输出位移与负载刚度之间的关系,并进行了压电陶瓷驱动弹性负载的实验。实验结果表明,压电元件的输出位移随着负载刚度的增加而减少。此结果为设计微操作系统时选用压电元件提供了理论依据。

弹性薄膜──电致伸缩微进给机构研究

由弹性薄膜和电致伸缩微位移器构成的微进给定位机构，将在超精密加工和测试装置中得到广泛的应用。本文给出了该种结构的设计方法，并对其性能进行分析。

均布载荷作用下带边缘大波纹膜片的非线性弯曲

采用轴对称旋转壳体的简化Reissner方程,研究了在均布载荷作用下具有硬中心的带边缘大波纹膜片的非线性弯曲问题.应用积分方程方法,获得了具有夹紧固定和滑动固定两种外边界的膜片的特征关系,即荷载-中心挠度曲线.作为算例,给出了夹紧固定膜片中的应力分布.

复合中空热管传热性能研究

为了解决工业中的大量低品质烟气余热的回收利用和烟气酸露点腐蚀导致设备容易失效的工程问题,提出了一种复合中空热管传热元件,介绍了其结构及工作原理;对其内部传热机理进行了分析,并对其启动特性、等温性能和传热性能进行了试验研究。研究结果表明:复合中空热管在外管壁温度30℃时,加热时间2 min之内就能正常快速启动工作;在自然空气对流冷却条件下,具有较好的等温特性;复合中空热管的传热系数随着冷却水雷诺数的增加而增加;在加热蒸汽温度低于125℃的低温蒸汽加热条件下,当冷却水的雷诺数为6650时,复合中空热管的传热系数为1350W/(m2.℃)。试验研究结果为复合中空热管换热器的工程应用提供了基础。

MEMS平面微弹簧刚度分析

对一种UV-LIGA工艺制备的封闭环“B型”微机电系统(MEMS)平面微弹簧建立了力学分析模型,运用能量法的卡氏第二定理,推导出了其在线性范围内的弹性常数计算公式。运用类似方法,推导出了开口“S型”MEMS平面微弹簧在线性范围内的弹性常数计算公式。在相同尺寸和材料特性条件下,对这两种平面微弹簧的刚度进行了对比研究,结果表明,闭环结构比开口结构的微弹簧刚度大。从力学的角度分析了其原因。对这两种平面微弹簧进行了力学拉伸实验,实验结果与公式计算结果相吻合。

精密弹性件刚度自动测量仪

文章介绍了一种新的精密弹性元件刚度自动测量仪．针对生产现场中使用的手动测量法的不足，提出一种新的刚度自动测量方法．采用计算机驱动步进电机，步进电机作为控制执行器对精密弹性元件快速而又连续的施加载荷，实现自动加载：力和位移信号送到计算机进行处理和计算．理论分析和测试结果表明，该方法可以有效地解决精密弹性元件刚度测量中的测量精度低、操作复杂、效率低等问题，对精密弹性元件能够高效地完成刚度测量，得到刚度曲线，并且不重复性测量误差低于1％．

金属软管内部的波纹管失效原因分析

某金属软管暴露在炼钢炉产生的烟尘10个月左右时,其内部的波纹管发生开裂。文中主要采用扫描电镜对波纹管的断口及表面进行微观形貌观察和能谱分析;采用金相显微镜对波纹管进行显微组织分析、晶粒度评级及晶间腐蚀试验;并结合波纹管基体的化学成分和硬度对失效的波纹管进行全面评估。综合分析后得出波纹管的应力腐蚀开裂导致金属软管失效的结论。

高压组合电器用波纹补偿器的型式检验

介绍了已经出版发行,并已实施的机械工业行业标准《高压组合电器用金属波纹管补偿器》有关型式检验的内容和要求。对型式检验的检验项目和要求、检验时机、检验及试验方法的规定,实验检验时的具体操作流程和方法、数据处理方法以及检验结果的判定等进行了较详细的叙述。对部分型式检验项目的规定进行了说明。

MEMS微弹簧应用模式分析

根据微弹簧在微机电系统(MEMS)中使用模式的不同,将微弹簧分为三种应用模式进行分析.应用LIGA加工工艺,设计加工了一种"L型"MEMS微弹簧,应用宏观理论的能量法,推导出了"L型"微弹簧在三种应用模式下的弹性系数计算公式,并用有限元仿真计算验证了理论公式推导的正确性.利用Tytron250微小力拉伸实验机对"L型"微弹簧进行了拉伸实验,实验结果与公式计算结果吻合.在此基础上,分析总结了微弹簧在不同应用模式下的弹性系数变化规律.

1100kV组合电器用金属波纹管补偿器制造工艺

简要说明了气体绝缘金属封闭开关发展趋势,阐述了高压组合电器用金属波纹管补偿器的制造工艺和检验要求,包括管坯制造、法兰制造、翻边、机加与校平,化学成分、力学性能、水压试验、SF6试验等。简述了产品的包装方法。

高精度弹性元件疲劳寿命试验系统

针对现有疲劳寿命测试设备无法满足某膜盒元件特殊疲劳寿命测试要求的问题,基于电磁激振器及数字波形合成技术,研制了一种疲劳寿命试验系统。在分析振动测试频率和振幅精度影响因素的基础上,研究了该测试系统频率及振幅测量等关键技术,并进行了试验分析。结果表明,该测试系统具有分辨率和测量精度高、成本低、功耗小以及可长期使用的特点,测试结果稳定可靠,能够满足长期测试的需求。

电容式微加速度传感器微结构的拓扑优化

采用均匀化方法,以电容式微加速度传感器微结构的第一阶谐振频率为目标函数,以微结构的体积作为约束条件,建立了微结构的拓扑优化模型,对叉指式微加速度传感器微结构进行了拓扑优化设计,经计算获得满足体积约束并使第一阶谐振频率最大的微结构拓扑形式。计算结果表明该方法可以很好地解决微加速度传感器灵敏度和谐振频率这一对矛盾,在满足灵敏度的要求下提高微加速度传感器的测量范围上限,不失为一种先进的、有效的电容式微加速度传感器微结构的设计方法。

高压组合电器用金属波纹补偿器

高压组合电器用金属波纹补偿器是高压输变电设备中非常重要的部件,目前该产品的技术水平及新品开发能力已经能够满足高压输变电系统的要求,并有着很好的应用前景。文中论述了高压组合电器用金属波纹补偿器的产品分类、工作条件、选用原则、技术要求、试验、包装等。

波纹膜片理论的研究(一)

本文是作者多年来在波纹膜片非线性弯曲和振动理论方面所进行的一系列研究工作的小结,所获得的公式对于精密仪器弹性元件的设计有指导性的意义。