气动薄膜执行机构模型优化及参数辨识

在气动调节阀中,针对智能电气阀门定位器控制算法的开发通常需以气动薄膜执行机构模型为基础;本研究对应用于气动薄膜执行机构的传统Karnopp摩擦模型进行了优化,对动静摩擦判断条件DV(临界速度)进行修改,修改后的模型解决了DV如何选取这一问题;同时对传统气动薄膜执行机构模型的参数辨识方法进行改进,将多元线性回归和最小二乘法应用于估算气动薄膜执行机构中移动部件质量,弹簧刚度系数,预紧力,库伦摩擦和粘滞摩擦系数,通过实际气室压力和估计气室压力的标准误差σ、相关系数R^(2)与参数向量α中每个参数对应的p-value三个指标来决定参数的选取结果;将摩擦模型整合进气动薄膜执行机构动力学模型中,通过仿真和实验验证了参数辨识方法有效性;在开环不同幅值的阶跃信号和随机信号激励下进行仿真和实验对比,结果表明,整合后的摩擦模型能准确模拟气动薄膜执行机构的动态过程,该模型和参数辨识方法同样适用于其它机械装备。

基于非线性有限元法的膜片弹簧特性曲线计算

膜片弹簧是汽车离合器中的重要零部件,因其具有理想的非线性弹性特性,所以广泛应用于现代汽车的离合器中.设计计算膜片弹簧载荷-变形关系一般采用传统的Almen-Laszlo公式,但依此设计的膜片弹簧在大端加载所计算的公式值与实验值存在较大的误差.根据非线性有限元法的基本原理,采用板壳单元计算了某一膜片弹簧的载荷-变形关系,将有限元计算值与公式计算值进行了比较,并用实验装置获得的测量值比较两者计算的误差,结果表明有限元计算值误差更小,更接近膜片弹簧实际工作的载荷-变形关系.

新型直线电机采油泵及其关键技术

利用直线电机直接驱动采油设备,其效率明显比常见方法高。现有直线电机抽油泵在设计中采用了柱塞泵,由于受井下空间制约及直线感应电机的功率因素较低、出力有限,使泵挂深度受到限制。通过调研和现场试验发现,现有直线电机在参数确定、散热、密封以及电机防护等配套措施方面存在不足。分析了系统设计中的关键技术,进行了新型直线电机采油泵结构方案设计,使结构和功能更加完善、可靠。

圆平膜压阻式力传感器的线性度与灵敏度分析

对圆平膜压阻式力传感器的线性度与灵敏度进行了比较详细地刨析。并通过计算，列举大量数据，指出影响压力传感器的线性度与灵敏度的因素及提高压力传感器的线性度与灵敏度的有效途径。

接头形式对框格式地下连续墙应力变形影响的有限元分析

在水电工程中采用地下连续墙处理复杂地质条件的地基时,在施工过程中不可避免地产生施工接头,接头的存在对地下连续墙的整体受力性能存在一定的影响,成为困扰工程界的一个难题。根据桐子林水电站末段框格式地下连续墙地质条件,在连续墙上分别设置刚性接头、铰接头及半自由接头,模拟地下连续墙在工程上常采用的各种接头形式,建立了不同接头形式的3组框格式地下连续墙槽段有限元模型。基于ABAQUS软件对框格式地下连续墙在不同接头形式下的施工过程进行了非线性有限元数值模拟,详细分析比较了3种接头形式的地下连续墙在最危险施工工况下的应力与变形,得到了不同的施工接头对框格式地下连续墙应力变形的影响情况,研究成果可为类似工程提供借鉴。

压阻式压力传感器性能的研究

微压力传感器是微机电领域最早开始研究并且实用化的器件之一,它结构简单、用途广泛。本文介绍了基于压阻效应及惠斯顿电桥的压阻式压力传感器。介绍了膜的面积、厚度、电阻形状和位置等参数对压阻式压力传感器的灵敏度和线性度的影响。

双动极板电容式压力敏感结构特性分析

在接触电容式MEMS压力敏感结构基础上,为扩展线性响应范围提高线性度,提出了双动极板电容式MEMS压力敏感结构。这种结构中电容的上极板和下极板均感压可动,其可动下极板对两极板的受压接触有缓冲调节作用,改善了响应性能。使用有限元法对结构的特性进行了仿真分析,讨论了结构参数对压力敏感结构性能的影响,结果表明双动极板电容式压力敏感结构和普通接触式相比线性响应范围可增大1倍以上,同时显著降低了非线性度。

复合载荷作用下具有光滑中心波纹膜片的非线性分析

采用轴对称旋转壳体的简化Reissner方程 ,研究了在复合载荷作用下具有光滑中心波纹膜片的非线性弯曲问题。应用积分方程方法 ,可以获得膜片的特征关系(载荷 中心挠度关系 )。

CCD高精度测径系统的研究

设计了数据采集电路 ,把物方远心光路应用在测径系统中 ,提出了一种利用多项式插值精确测量物体尺寸的方法。讨论了影响 CCD测量精度的各种因素 。

膜盘强度计算方法

系统分析膜盘的基本工况和受力模型,并利用Ansys计算软件,形成基于有限元计算方法的膜盘强度计算方法。同时以目前常用的直线、锥形及双曲线3种型线膜盘为例,分析膜盘型线内、外半径比值,型线最薄点厚度等参数对膜盘危险区域的影响。论述膜盘型线设计的重要性,并给出膜盘型线设计时主要设计参数的取值范围,为膜盘型线危险区域的设计提供参考。

圆形地连墙环向刚度非线性及自锁效应的研究

圆形支护形式因其结构稳定、变形较小,具有拱效应等特点,使得混凝土能充分发挥其抗压能力,得以广泛应用于盾构施工工作井中。通过考虑圆形地连墙槽段间接缝泥皮的压缩变形,进而提出环向刚度折减系数的非线性变化计算方法。结果表明:地连墙环向刚度随位移增加而增加,从而发现圆形支护在变形中具有较好的自锁效应,说明其具有较好的安全性,与通常按圆形地连墙环向刚度等值折减的计算方法相比更安全且符合实际。用于珠三角水资源配置工程中开挖最深的LG03#圆形竖井进行支护变形内力分析,与实测数据进行比较,发现考虑环向刚度非线性的技术方法更符合实际,可为圆形地连墙提供一种新的计算方法。

基于ANSYS Workbench的微型隔膜泵橡胶隔膜的有限元分析

针对微型隔膜泵尺寸和结构上的特殊性,建立简化的隔膜三维数值模型,运用有限元分析软件ANSYS对其进行结构非线性分析,同时建立简化的三维结构的隔膜腔及隔膜的数值模型,采用Workbench中的数据调用功能对其进行流固耦合瞬态分析,最后通过对比两组模拟结果,得出针对隔膜真实工况下最合理的数值模拟方法,从而指导隔膜的设计。

条形射频源大口径离子束刻蚀机性能(英文)

针对大尺寸基底往复扫描条形离子束来实现大面积刻蚀的特点,实验测试了基于射频感应耦合等离子体离子源大型离子束刻蚀机的性能.利用法拉第筒扫描探测系统在线测量束流密度,通过控制气体流量、调节加速电压等,得到了纵向束流密度±5.3%均匀性的较好结果.刻蚀实验表明40 cm长度范围刻蚀深度均匀性为±5.4%,同时具有较好的束流稳定性.添加束阑,并结合掩模修正束流,会得到更好的束流密度与刻蚀深度均匀性.

方钢管混凝土柱内隔板式节点骨架曲线的确定方法

基于方钢管混凝土柱内隔板式节点的低周反复荷载试验,对其弯矩-层间转角变形骨架曲线进行较为深入的研究与分析,提出方钢管混凝土柱内隔板式节点弯矩-层间转角变形骨架曲线的三折线模型。模型将节点层间转角变形分解为3部分:梁变形、柱变形和节点变形,分别进行计算,其中节点变形采用改进组件法计算。理论模型与多组试验结果进行对比,结果表明,弹性阶段下模型与试验结果吻合较好,弹塑性阶段模型虽存在一定误差,但仍具有参考意义。

压电叠堆泵及混合驱动器的设计

压电叠堆泵是一种以压电叠堆作为驱动元件的小型泵。压电叠堆本身输出力大且响应快,但自身变形极小无法满足同时需要高驱动力和大位移的场合。为了解决这个问题,人们提出了一种液压传动和压电驱动技术相结合的压电叠堆泵驱动器的混合驱动系统,以期获得较大的运动行程和驱动力,将压电泵输出与液压缸相连便组成了一个基本的混合驱动器。以此压电叠堆泵作核心的混合驱动器有望被应用在飞机自适应后缘结构和无人飞行器的操作舵面上。介绍了压电叠堆泵及混合驱动器的设计和性能测试,分析了泵的腔体、薄膜厚度、活塞直径、单向阀类型对流量、输出压力、液压缸的力输出的影响。加工的实验样机在0～200Hz的工作频率范围内完成测试,泵的最大输出流量350ml/min,最大输出压力为500kPa。使用16mm液压缸直线驱动器的最大输出力95N,最大伸长速度19mm/s。

基于电流反馈信号的智能扬声器系统

提出了一种面向小型扬声器的智能扬声器系统。该系统能够依据扬声器电流反馈信号在线跟踪辨识扬声器的线性参数,并利用辨识得到的参数对扬声器进行自适应的低频均衡。推导得出了扬声器自适应均衡目标函数截止频率与其线性参数的关系。仿真实验结果表明,该均衡算法能在约束扬声器振膜振幅的同时,有效扩展和提升扬声器的低频响应。

变截面方钢管轻骨料混凝土边柱-钢箱梁折线隔板贯通节点破坏机理和承载力研究

对变截面方钢管轻骨料混凝土边柱-钢箱梁折线隔板贯通节点进行了低周往复循环加载试验,考察了隔板折线加强构造对节点破坏模式、承载力、塑性转角和延性等抗震性能的影响。采用盲孔法对节点区关键部位进行了焊接残余应力测试,获得了节点区焊接残余应力分布。对节点试验试件进行了基于考虑焊接残余应力的结构钢椭球面断裂模型及耦联的椭球面屈服模型和轻骨料混凝土二次函数型破坏面模型的数值模拟和破坏机理分析,获得了节点区断裂与屈服演化规律和节点域内轻骨料混凝土的受力状态。根据节点试验和数值分析结果,提出了变截面方钢管轻骨料混凝土边柱-钢箱梁折线隔板贯通节点的抗弯、抗剪承载力计算式。

多孔式直线形膜盘型面设计与强度分析

现有柔性膜盘联轴器的膜盘类型中以钛合金曲面膜盘为主,由于膜盘厚度较薄,其曲面加工难度较大、精度要求高,为降低加工难度并保证膜盘具有较好的容差及负载能力,改进了一种多孔式直线形膜盘;利用有限元方法对其轴向刚度及在转矩、轴向偏差、角向不对中偏差、转速及复合工况下的应力和寿命进行了分析,并与其同直径的单曲面膜盘进行对比。研究表明,多孔式直线形膜盘的轴向刚度比同直径的单曲面膜盘小,刚度均呈非线性变化,刚度与膜盘厚度成正比;在轴向偏差、角向不对中偏差下,多孔式直线形膜盘应力低于单曲面膜盘,具有更好的容差能力;同等负载转矩下,多孔式直线形膜盘应力虽大于单曲面膜盘,但满足强度和寿命要求,且膜盘应力分布更加均匀。因此,多孔式直线形膜盘具备更高的容差性能,适用于高转速、低载荷和存在较大轴向及角向不对中偏差的工程环境中。

两种高压焊接密封结构的对比分析

利用有限元分析软件ANSYS对焊接密封结构中两种垫片进行对比分析。结果表明,焊接垫片在工作时会随着平盖发生弯曲,在合适的位置减薄垫片厚度可以满足强度要求,能降低焊接接头与其他零部件的接触应力和焊接接头内部应力,增加密封结构的可靠性。

基于梁-膜结构的MEMS微压传感器设计与制备

针对微机电系统(MEMS)微压传感器无法同时提高灵敏度与线性度的问题,设计了一种新型的梁-膜结构,与常规的C型和E型结构比较,该结构具有灵敏度高、易加工的特点。根据所研究的量程,设计了压敏电阻尺寸和阻值。通过调整结构梁厚度、敏感膜片尺寸等参数,并使用仿真软件建立力学模型,得到输出灵敏度和线性度等仿真结果,以优化梁-膜结构设计。采用绝缘体上硅(SOI)晶圆作为衬底,通过标准MEMS芯片生产流程实现微压芯片的制备,并采用引线键合的方式完成了芯片的封装,形成了传感器。测试结果显示在0~1 kPa量程范围内,微压传感器的灵敏度可达4.5 mV/(V·kPa),非线性误差为0.11%,其输出电压噪声波动在±9 Pa以内。