考虑砂浆随机分布的多孔沥青混合料黏附/黏聚失效行为

为获得更加真实的多孔沥青混合料(PAC)黏附/黏聚失效行为,提出了一种考虑砂浆随机分布的细观有限元建模方法;基于X射线CT扫描和图像处理技术量化了PAC的真实细观结构和砂浆分布,研究了砂浆的随机分布特性;通过可精确控制砂浆厚度的拉拔试验评价了不同厚度砂浆的黏附/黏聚性能,确定了不同厚度砂浆对应的内聚力模型参数;在砂浆-集料边界和砂浆内部嵌入零厚度内聚力单元,并基于PAC内不同区域的砂浆厚度赋予该区域内聚力单元相应的模型参数,最终构建了考虑砂浆随机分布的细观有限元模型(模型A),研究了PAC黏附/黏聚失效行为的细观演化过程。研究结果表明:推荐将试件分割为36份用于表征砂浆的随机分布特性,砂浆厚度对其黏附/黏聚性能、失效模式以及内聚力模型参数具有显著影响,当砂浆厚度小于0.9 mm或在1.2~1.8 mm时为黏附失效,大于1.9 mm时为黏附-黏聚混合失效,其他厚度下为黏聚失效,且同一失效模式下,黏附/黏聚强度随着砂浆厚度的增大而增大;与不考虑砂浆随机分布的细观有限元模型(模型B)相比,模型A和B的起裂点均为黏附失效,但失效位置不同,模型B以单一的黏附失效为主,模型A表现出多种黏附/黏聚失效行为,与现场复杂的黏附/黏聚失效行为更加一致;砂浆的随机分布对PAC黏附/黏聚失效过程、应力分布、裂缝发展具有显著的影响,故考虑砂浆的随机分布能够更加准确地识别PAC黏附/黏聚失效的最不利位置,增大砂浆厚度能够延缓黏附/黏聚失效的扩展过程。

通过介质层预注电荷提高射频微机电开关性能

为提高电容式静电驱动射频(radio frequency,RF)微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)开关的驱动与使用性能,进行了模拟仿真。分析发现:随着开关次数的增加,介质层积累的电荷可以引起电容-电压曲线的偏移,进而引起开关的失效。为了避免这样的失效,通过在界面介质层内预注入适量的静电荷,并采用相应的新的驱动模式,可以在不改变开关结构参数的条件下,将最佳驱动电源电压幅值降为约原设计幅值1/2。对仿真分析的结论进行相关实验,一定程度上验证了设想的可行性。同时分析还发现如果采用适当的介电层材料,利用界面预注入的静电荷可能可以减慢电荷在介电层中的积累速度,从而维持驱动电压的稳定并延长开关的使用寿命。