考虑尺度效应的微梁刚柔耦合动力学分析

不少微观实验已经证实,微尺度领域材料的力学性能存在尺度效应.文章以转动刚体、柔性微梁组成的刚柔耦合系统为研究对象,采用偶应力理论(又称 Cosserat理论)研究微梁动力学特性的尺度效应,运用拉格朗日方程推导出系统考虑尺度效应的一次近似刚柔耦合动力学方程.仿真结果表明,较该文提出的一次近似耦合模型,传统的零次近似耦合模型在刚体作高速旋转时不能正确地描述微梁的动力学行为;尺度效应使微梁振动的振幅减小,频率增大.     

低g值微惯性开关单向敏感性设计与分析

选用典型的"弹簧-质量"系统,基于平面矩形螺旋梁结构,研制了一种具有良好单向敏感性的低g值微惯性开关。采用ANSYS有限元软件,对惯性开关的单向敏感性进行了静力学仿真分析。分析结果表明,横向加速度对惯性开关闭合阈值的影响较小。采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装技术,包括KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备。经离心试验测试,微惯性开关的闭合阈值约为12.26g,具有约±0.2g的闭合精度。当横向惯性加速度小于15g时,对其闭合阈值的影响小于0.5g。测试结果表明,微惯性开关具有较好的单向敏感性,多次测试重复性好,具有体积小、结构简单、加工容易实现、环境适应性好等特点。     

考虑毛细作用微梁剥离的实验和力学模型

毛细力诱发的粘附现象在自然界和工农业生产中广泛存在,例如微机电系统、微纳米自组装、油气驱替等.本文系统研究了两根微梁的毛细粘附行为,包括梁剥离过程中液桥的形貌以及剥离力-位移变化规律.试验发现,微梁在毛细力作用下的剥离部分经历了液膜粘附和液滴粘附两个阶段.考虑两个阶段的液桥形状特征,分别建立系统的能量泛函,采用变分原理推导了考虑毛细力的微梁剥离的非线性微分方程和边界条件.基于Matlab编程求解方程,得到了剥离力-位移曲线,理论计算与试验结果具有很好的一致性.另外,参数研究表明,接触角和表面张力系数对液膜粘附的微梁剥离影响显著,而对液滴粘附的剥离影响较小;微梁刚度对两个阶段的剥离都有明显影响.本文的试验结果和理论分析对于实际工程中微结构的定量设计具有一定参考价值.     

RLC串联电路与微梁耦合系统的吸合电压与电振荡

根据电阻电感电容RLC电路与微梁耦合系统物理模型,利用拉格朗日-麦克斯韦方程建立了反映RLC电路与微梁机电耦合特征的数学模型。此模型能够反映机电的耦合特征。当两个极板之间的电介质为石蜡、陶瓷、云母等填充物时,只需求解RLC串联电路方程;当电路中放电结束瞬间,电容器极板上电荷为零,此时系统转化为极板微梁振动系统。通过伽辽金方法推导出了极板微梁系统的非线性振动方程,并求得了极板的吸合电压;应用常微分方程理论得到了RLC串联电路方程电振荡的解析表达式,分析了系统的电振荡特性。研究结果表明:对于每一个激励电压值,极板都有两个可能的平衡位置;电路中电流在非共振情况下经过一段时间的振荡后达到稳定。     

简谐激励作用下轴向运动梁横向振动特性分析

为分析简谐激励作用下轴向运动梁的横向振动问题,采用单元数目及长度固定不变、节点参数在不同时间步下无缝传递的节点生死方法,建立了时变系统的动力学有限元模型,通过已有实例验证了模型的准确性和有效性。在此基础上,分析了架设速度、激励力频率和幅值对某型平推式军用桥梁架设过程横向动力响应的影响规律。结果表明,在架设过程中,当桥梁的时变固有频率与激励力频率接近时,桥梁位移动态响应呈共振的特点,据此提出了减小某型平推式军用桥梁架设过程动力响应的措施。     

不连续岩石梁的失稳解析

本文根据不连续岩石梁的物理力学特性提出了无拉力岩石梁的力学解析模型。根据Ｆｒｅｅｂｏｄｙ法及Ｃａｓｔｉｇｌｉａｎｏ定量导出了不连续梁各物理量的求解方程式。进而采用挠度增量δｍａｘ＾ｉ＋１＝δｍａｘ＾ｉ＋Δδ↑－的逐次解析方法，求解了不连续梁的失稳问题，得出了与Ｆ．Ｄ．Ｗｒｉｇｈｔ的试验值相吻合的结果。探讨了不连续岩石梁在不同荷载条件下的失稳特性。     

微惯性仪表技术的研究与发展

论述了当前国内外微惯性仪表设计和制造技术的研究与发展，强调了对相关基础理论研究的重要性，提出了计算机集成微制造单元的概念。     

动载荷作用下微裂纹的增韧分析

在实验研究的基础上，将细观统计力学应用于材料的动态增韧分析中，探索性的研究了在动态载荷作用下微裂纹的增韧机理，并进行了相应的有限元分析计算，得出在动载荷作用下，微裂纹增韧主要表现在微裂纹的快速成核。如果要提高材料在动态情况下的增韧幅值，必须提高增韧颗粒的特征尺寸。     

RLC串联电路与微梁耦合系统1:2内共振分析

研究电阻电感电容串联电路与微梁耦合系统的非线性振动,应用拉格朗日-麦克斯韦方程,建立受静电激励RLC串联电路与微梁耦合系统的数学模型。根据非线性振动的多尺度法,得到了在内共振ω2≈2ω1的情况下的近似解,并进行数值计算,得到用椭圆函数表示的解析解。计算结果表明,在无阻尼情况下,振动和能量在两个态间相互转换,没有能量损失。     

旋转Rayleigh梁的自由振动及失稳特性

基于Hamilton原理,采用模态坐标得到了旋转梁在固定参考系及旋转参考系下的时域常微分方程,详细分析了两端简支边界条件下旋转Rayleigh梁自由振动的行波特性及临界转速。讨论了长细比等因素对旋转Rayleigh梁的行波振动频率和临界转速的影响,并给出了不同转速下系统自由振动的典型模态坐标时间曲线。研究发现:旋转Rayleigh梁系统存在一次和二次临界转速,固定参考系中一次临界转速对应于旋转参考系中零特征值失稳点,转速在一次临界转速(低速)附近时系统只发生共振失稳,系统真正的失稳发生在转速超过二次临界转速之后。     

STATIC STUDY OF CANTILEVER BEAM STICTION UNDER ELECTROSTATIC FORCE INFLUENCE

I. INTRODUCTION For capacitor-like microelectromechanical systems (MEMS) structure[1??6], the voltage betweenthe structure and substrate causes attractive force. The sources of the voltage can be an arti?ciallymounted device[2 , 7??9] or the temporar…     

弹性地基上圆板在轴对称载荷作用下的迭代解

提出了弹性地基上圆板承受轴对称载荷作用弯曲问题的一种新的解法－迭代法。文中导出了迭代过程的一般公式，并给出了关于收敛性的一般说明。未方法简单可靠，能收敛于精确解，可直接计算弹性地基圆板在轴对称载荷作用下的弯曲问题。文后给出算例，只二次迭代即得到了满意的结果。     

离子束增强沉积和磁控溅射硫化钼薄膜的摩擦磨损性能研究

在离子束增强沉积的Ｓｉ３Ｎ４膜和ＴｉＮ膜的表面，分别利用离子增强沉积法和磁控溅射法制取了ＭｏＳｘ薄膜。在ＳＲＶ摩擦磨损试验机上，对几种薄膜试样与５２１００钢板样作了对比试验研究。结果表明，两种ＭｏＳｘ薄膜都具有良好的摩擦磨损性能。     

离子束混合镍—钼多层膜的显微结构与抗磨性

采用蒸发沉积结合Ｎｅ＾＋束轰击混合的方法，在ＧＣｒ１５轴承钢底材表面制备了Ｎｉ－Ｍｏ多层膜，并且利用俄歇电子能 仪、透射电子显微镜和Ｘ射线衍射仪等，对Ｎｉ－Ｍｏ多层膜的元素组成和分布，以及膜层的显微组织形态、相结构和硬度等进行了系统的观察、分析与测量，同时还就这种多层膜的抗磨的特性进行了试验研究。     

一种不锈轴承钢离子束增强沉积表面的微观分析和摩擦学性能研究

利用离子束增强沉积技术，在将Ｔｉ用Ａｒ＾＋束溅沉积到淬火态９Ｃｒ１８Ｍｏ不锈轴承钢表面的同时，分别用Ａｒ＾＋，Ｎ＾＋和Ｃ＾＋轰击试样表面，制取了增强沉积的表面改性层     

论半无限长杆对有限长梁的横向弹性冲击问题

研究了半无限长弹性杆对有限长弹性梁的横向冲击问题，采用小高——中原对受冲击接触面的准静态处理方法，给出了描述这一问题的基本方程，并用Ｌａｐｌａｃｅ变换方法对它进行了求解，文中通过数值的Ｄｕｒｂｉｎ反演结果展示了杆梁间冲击问题的一些特点     

矩形薄板弯曲问题的二维广义有限积分变换法

运用二维广义有限积分变换解法,本文推导出不同边界条件下矩形薄板弯曲问题的解析解．在推导过程中,选取满足边界条件的梁振型函数为广义积分变换的积分核,由此构造出广义有限积分变换对,通过对薄板弯曲问题的控制方程进行二维广义积分变换,可以将控制方程转换为易于求解的线性代数方程组．该方法无需预先选取位移函数,无需进行繁琐的叠加过程,求解过程思路清晰,说明该方法更加正确合理．最后通过计算实例对比,验证了该方法的合理性及所推导公式的正确性．     

弹性薄板的后屈曲特性

文章用三维弹性理论的非线性应变公式研究了弹性薄板的后屈曲特性，旨在探讨冯·卡门平板大挠度方程的可靠性范围。计算结果表明，当板中薄膜力较大时，用冯·卡门方程描述后屈曲问题会产生较大的误差。     

智能梁的静态形状控制

直接从位移函数出发，用Hamilton原理推导了压电智能梁结构的有限元方程，并采用灵敏度分析方法来确定结构的优化控制电压，在此基础上建立了结构自适应梁。最后采用数值分析来验证其有效性，从仿真结果可以看出文中的方法对梁结构的静态形状控制，有较好的控制精度。     

悬臂梁振动可靠性分析的研究

本文把悬臂梁的固有频率、激振力频率、平均应力、应力幅和疲劳极限处理为随机变量，提出了悬臂梁在强迫振动时不发生共振和疲劳损坏的可靠性分析方法。