设有微型结构表面的注压弹性部件

介绍弹性体微型结构表面的应用、材料、微型结构的形状,对于不同微型结构表面弹性体的注压过程及模具类型做了介绍,微型结构表面弹性体材料及不同结构形式加工过程的分析,得出结论。

微型结构16号,金华,中国

微型结构16号是金华建筑设计公园的一部分。公园是艺术家和建筑师艾未未与17位中外建筑师精心设计的。该建筑的建设是为了提供一个安静修养的地方,让观光者可以在这里吃喝、阅读和思考。

微型结构与实际应用之间的接口

微型结构技术,有着很大的应用潜力,这一点已通过许多著名的研究工作得到证实。但是,真正转换为产品,还是处于起步阶段。至今市场上可提供的仅有压力传感器和加速度传感器。在新技术的广泛应用中遇到的一个重要问题,就是有必要掌握在微观结构与宏观环境之间的接口,即有必要做出能够操作微结构的方案。本文以LIGA技术为例,指出操作与装配微型结构问题的解决办法。

玻璃微型结构产品

如果想把玻璃用在微系统工程中,必须将其制成公差很小的精确规定的结构。采用玻璃生产中通常的浇铸方法,是满足不了这些要求的,而且,难以按理想的尺寸进行机械加工,如钻孔、铣削或抛光。

利用同步辐射光刻进行三维微型结构的制作与应用

微机械、微机电系统(MEMS)的实用化对自由度大的三维加工方法提出了更高的要求.利用同步辐射(SR)X射线所具有的准直性、透过性的LIGA工艺,可以制作数十μm～数mm高的立体结构.因此,可望该工艺成为制作高性能微机械、MEMS的一种加工方法.该文介绍日本立命馆大学对LIGA工艺的研究现状与应用实例.

微型结构的高精密定位

微系统工程中的现代定位系统,不仅反映在它的机械精度.注意力应当特别放到与复杂系统相连接的电子学系统的通信能力.在激光微细材料加工中,激光脉冲序列必须与基板的定位保持同步.微系统工程有许多特殊要求,最明显的一个例子就是产生电波用的波导.可以通过在适当材料基质(如氧化硅)去除材料的办法,制成微型结构的波导,其深度与宽度约从几微米到几百微米,其纵向延伸与变化受基质的限制.

微型桩组合抗滑结构在滑坡治理工程设计中的应用

由于滑坡地质灾害的突发性、复杂性和不确定性,在该类治理工程中,工程环境往往成为方案选型的首要限制因素;常会遇到施工场地狭窄,施工作业面受限,大型机械无法到达、常规施工工艺无法施工等特殊问题,需要因地制宜地选择最优治理方案。微型桩组合抗滑结构因其具有桩径小、施工快捷、施工人员安全保障高、经济性好等优点[1],可用于滑坡地质灾害治理工程中,尤其是快速抢险工程。结合数值模拟分析及工程设计实例,结果表明:连系梁对微型桩的变形起到一定的限制作用,对其受力则影响较大;变形最大值出现在临边坡侧后排桩的上部,且后排桩锚索对整体变形的限制作用明显;组合抗滑结构稳定性验算应重点包括剩余下滑力、结构整体抗力、微型桩沿滑面抗剪承载力、桩内力、桩嵌固长度等内容。

多排微型桩框架结构加固边坡离心模型试验研究

多排微型桩框架结构是边坡治理的一种有效手段,其理论研究滞后于工程应用。为研究该结构在边坡加固中的变形、受力特征和加固机制,开展了多排微型桩框架结构加固土质边坡离心模型试验。研究表明:试验中边坡变形破坏模式为蠕滑-拉裂型推移式变形破坏,分为弹性变形、塑性变形、变形稳定3阶段;与未加固边坡相比,基于多排微型桩框架结构加固的边坡抗滑稳定性显著提高,边坡稳定性系数最高提升了156%;试验中影响边坡加固效果的因素重要性依次为锚固深度、桩数、桩间距;土压力作为滑坡向前推力,沿深度方向近似呈“上小下大”的三角形分布,作用于桩-土复合结构使桩身和框架梁弯矩曲线分别呈现反S形和反C形分布;框架横、纵梁弯矩分布受布桩方式影响显著,4排×4列的框架横、纵梁最大弯矩值相近,而4排×3列的纵梁最大弯矩值是横梁的3倍。研究成果可为该结构在工程应用上提供理论指导与设计依据。

欧标体系下隧道微型桩-锚索边仰坡防护设计研究

目前针对欧标体系的隧道边仰坡防护,特别是针对微型桩-锚索的边仰坡防护形式研究还很少。以格鲁吉亚E60高速公路TUN2009隧道为工程背景,对欧标体系隧道采用微型桩锚索边仰坡防护进行设计和变形受力分析,获得了欧标体系微型桩锚索边仰坡防护设计和计算方法;同时采用数值模拟方法和现场实测,分析了欧标体系下隧道采用微型桩锚索边仰坡防护变形和受力特性。研究结果表明:采用设计的微型桩-锚索防护形式的微型桩的变形和承载力、锚索和连接钢架的承载力以及边仰坡整体稳定性均满足要求。

微型桩组合抗滑结构受力机制的现场试验研究

针对有顶板连接的"八"字形微型桩组合结构,依托广大(广通至大理)线扩能改造工程,现场监测微型桩工作状态下轴力变化,对微型桩组合支护体系应用于分级开挖边坡加固的受力机制进行研究分析。结果表明:在滑坡推力作用下,各排桩桩身轴向力的分布形式不尽相同,沿推力方向依次呈现出反"S"型、"双弓"型和"S"型的分布规律;各排桩峰值轴力均为拉力,比例关系为:靠山侧桩:中间桩:靠路侧桩=2.5:4.1:3.2,其中靠山侧桩最大轴力出现在桩体下部,中间桩出现在中上部,靠路侧桩最大轴力出现在桩体上部;顶部承台对有斜桩的微型桩群的制约协调作用比一般的竖直桩群显著,水平荷载作用下的桩群易发生较大的挠曲变形,在群桩效应、坡体滑裂面等的综合影响下,引发桩体拉-压等受力形式的转变;组合结构的受力机制表现为先承受滑坡主推力的前两排桩受拉,第3排桩底部嵌固段受压,且随着持续推力作用受压区存在向上发展趋势;各单桩桩身轴力以拉力为主,有利于内部钢筋受拉优势的发挥。

微型桩组合结构模型抗滑机制试验研究

对以空间桁架微型桩体系的组合结构采用了分级加载的方法,通过新的地质力学模型试验,研究滑坡推力引起的微型桩体系内力变化规律,并根据试验方法和空间桁架微型桩体系中各排桩的受力状态,导出了分级加载条件下受横向约束的弹性地基梁的结构分析解。试验结果表明,在碎石土地质条件下,连系梁可以有效限制微型桩顶位移,并减小桩身弯矩,滑体中桩前土压力分布相对较为均匀,各排微型桩桩体的弯矩大小分布比较接近,最大弯矩位于滑面处;基于受到横向约束的弹性地基梁的结构分析解,可以较好地描述空间桁架式微型桩在分级加载后的内力变化及其分布规律。研究结果对正确分析微型桩的抗滑机制和微型桩抗滑设计具有较好的参考价值。

微型桩组合结构加固边坡稳定性耦合分析

采用数值分析方法,对微型桩组合结构加固边坡的稳定性进行耦合分析,通过分析微型桩组合结构加固前后边坡破坏模式的变化,系统研究微型桩组合结构的桩位、桩长、岩土类型及顶梁布置方式等对边坡稳定性的影响。研究结果表明:耦合作用下均质土边坡的破坏模式与微型桩组合结构的布设位置关系较大,对于常见的均质黏土边坡,将微型桩组合结构布置在边坡中上部能够取得更好的加固效果,微型桩的最优锚固长度约为滑面以上自由段长度的2倍;微型桩组合结构加固不同岩土类型边坡的效果相差较大,黏土和粉砂质边坡的加固效果较好,砂性土边坡的加固效果较差;顶梁布置形式对微型桩组合结构加固边坡效果有重要影响,采用行列式布置顶梁的效果优于锯齿状等顶梁布置方式。研究成果对微型桩组合结构加固边坡、滑坡的工程设计和安全评价具有借鉴意义。

拓扑优化方法及其在微型柔性结构设计中的应用

介绍了连续体结构拓扑优化设计中常用的均匀化方法和渐进结构优化法的原理,对拓扑优化中出现的数值不稳定现象——棋盘格式、网格依赖性和局部极值——进行了分析,通过典型实例和笔者最近的研究工作说明了拓扑优化在微型柔性机构设计中的应用,最后对拓扑优化技术的发展进行了展望.

微型抗滑桩组合结构模型试验与结构影响分析

基于微型抗滑桩组合结构的研究长期集中在桩土相互作用,忽视了桩体结构体系的组合结构特性,通过模型试验,得到前后桩的弯矩分布,发现前桩弯矩明显比后桩的小,前后桩弯矩比约为0.65。利用结构力学位移法,对微型桩组合结构弯矩分布进行讨论,发现提高连梁线刚度有利于弯矩在前后桩的分配;提出了组合结构差异抗弯刚度设计,前桩刚度应小于后桩刚度,为了更好地与弯矩分布匹配,建议实际工程中前桩桩径为后桩桩径的0.6～0.8倍。

敞开式离子源和微型气泵集成的微型针-柱放电结构芯片设计与实验分析

采用LIGA(Lithographie,Galvanoformung,Abformung)工艺设计加工了一种微型针-柱放电结构芯片,可实现敞开式离子源和微型气泵的系统集成。此微型放电结构由采用电镀铜加工而成的针电极、上圆柱电极和下圆柱电极组成,针-柱间距有1mm、2mm两种规格。在室温、大气压环境、无外界通入气流的条件下,通过在针-柱电极上加载负直流高压,可产生稳定的气体放电。利用风速计testo 405-V1测量芯片气体放电产生的离子风风速,结果表明针-柱间距为2mm时产生的离子风流速最大,可达0.79m/s。对针-柱间距2mm规格的微型芯片进行乙酸进样电离实验,当针-柱之间产生稳定的电晕放电后,可发现位于芯片出口处已被去离子水润湿的PH试纸变红。此时利用微弱电流检测系统采集电离产生的离子,当放电电压为-3300V时,通过微弱电流采集系统检测到的电流信号可达120pA。采用LTQ XL离子阱质谱仪,对芯片电离丙酮、无水乙醇和乙酸乙酯的离子产物进行检测,所得到的主要物质为质子化单体离子和二聚物离子。放电产生离子风风速以及乙酸的进样和电离实验表明,基于LIGA的微型针-柱结构芯片可实现大气压环境下敞开式离子源和微型气泵的双重功能。

框架微型桩结构抗滑特性的模型试验研究

基于模型试验结果,对框架微型桩结构的抗滑特性进行研究。研究结果表明,滑坡推力作用下,框架微型桩结构中微型桩顶水平位移与荷载之间为双曲函数关系,且框架梁在荷载作用下发生倾斜,后排微型桩产生较为明显的被拔出趋势。对土压力以及桩身弯矩的监测结果表明,均布荷载作用下,作用在框架微型桩结构上的滑坡推力的分布近似为梯形,滑面及桩顶部土压力较大,桩底部土压力较小,后排微型桩受到的滑坡推力比前排桩大,推力最大值之比约为1:0.6,滑面以下桩后土抗力的分布近似为倒三角形。将微型桩布置更为密集的微型桩框架结构具有更大的极限抗力;但是,在相同位移容许值的条件下,试验中2种结构的抗滑承载力差别不大。框架梁可以有效限制微型桩顶位移并减小桩身弯矩,但也会在微型桩顶部产生较大的弯矩,故实际工程中可以采取增大截面尺寸、增大框架梁埋深或增设套管等措施提高微型桩截面的抗弯刚度,从而提高框架微型桩结构的整体抗滑性能。

微型桩组合结构抗滑机理模型试验研究

针对框架梁连接的微型桩组合结构,采用模型试验与有限元分析相结合的方法,对微型桩桩后土压力和桩身水平位移进行测试和分析,研究微型桩组合结构抗滑机理。结果表明:采用框架梁连接的微型桩组合结构,其抗滑机理除了表现在微型桩组合结构增强了滑带的抗剪能力外,各排微型桩还承受较大的弯矩和土体抗力作用;依据模型试验结果,将碎石土受到的土压力采用矩形分布时,运用桩—土相互作用的有限元分析方法计算桩身弯矩和桩身水平位移是合适的,各排微型桩桩身水平位移的理论分析结果与实测结果较为吻合;在模型试验条件下,施加35.49kPa的滑坡推力时作用在第1—第3排桩上的剩余滑坡推力分别达到2.46,2.11和1.01kN·m-1,剩余滑坡推力比为2.44∶2.09∶1。

一种微型桩组合抗滑结构内力分析方法

微型桩组合抗滑结构是指把若干根以一定间距排列的微型桩在顶部用板体连接起来,以抵抗滑坡推力的一种新型支挡加固结构。因其具有桩径小、施工快捷、施工人员安全保障高、经济性好等优点,可用于中小型边(滑)坡的治理工程中,尤其是快速抢险工程。根据此种结构的一般受力特征,在计算桩体内力时,提出把该结构在滑面以上的部分视为在滑坡推力作用下的刚架结构,等效分解后对各桩按弹性地基梁利用m法进行解析,其间考虑了受荷段桩间岩土体对桩的推力作用,各桩体在滑面以下的部分视为弹性桩利用k法进一步计算,于是按照先分析上半部分再计算下半部分的方法可确定出该结构内力。分析结果表明,各微型桩承受轴力、弯矩和剪力,其中轴力作用更为主要。以该类结构在四川省广巴高速公路路堑边坡工程中实际应用为例,通过试验说明了所提算法的合理性。

以飞沙激光脉冲产生三维微型结构

德国汉诺威激光中心的研究人员已开发出两种新光学技术,可以制造100nm的结构.第一种技术是光敏材料的双光子聚合,可以产生复杂的三维结构与纳米结构,如微型维纳斯雕像.第二种技术是用亚衍射极限烧蚀,产生纳米结构.