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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 649 毫秒
1.
高精度的三维微纳制造技术是现代光电子学和微纳光子学发展的重要基础之一,是实现下一代微纳光子集成器件的重要前提.纳米尺度的剪纸和折纸技术由于能够实现丰富的三维形变,正发展成为一门新兴的研究领域.本文系统地介绍了一种新型的片上三维微纳加工方法—基于聚焦离子束的纳米剪纸/折纸技术.该技术利用聚焦离子束辐照具有不同拓扑形貌的自支撑膜片,可实现优于50 nm精度、前所未见的三维形状变换,包括片上、实时的多向折叠、弯曲、扭曲等形变.提出了"树型"纳米剪纸和"闭环"纳米剪纸两种类型的加工方法,并针对不同类型的工艺特性和优缺点进行分析对比.利用全局扫描纳米剪纸技术制备的闭环纳米结构实现了独特的光学效应,包括超光学手性、超构表面衍射、相位和偏振调控以及光子自旋霍尔效应等.研究结果表明,纳米剪纸/折纸形变技术在保持结构复杂性和功能性的同时,可实现高精度、原位、片上、一步成型的三维微纳加工,可望为三维微纳光子器件的设计、制备和应用提供一类新的设计方法和技术途径,乃至为相关微纳光学、微电子、微机电系统、生物医学等领域的发展提供新颖的加工平台.  相似文献   

2.
方建士  章定国* 《物理学报》2013,62(4):44501-044501
对固结于旋转刚环上内接柔性梁的刚柔耦合动力学特性进行了研究. 在精确描述柔性梁非线性变形基础上, 利用Hamilton变分原理和假设模态法, 在计入柔性梁由于横向变形而引起的轴向变形二阶耦合量的条件下, 推导出一次近似耦合模型. 忽略柔性梁纵向变形的影响,给出一次近似简化模型,引入无量纲变量, 对简化模型做无量纲化处理. 首先分析在非惯性系下内接悬臂梁的动力学响应, 并与外接悬臂梁进行比较; 其次研究内接悬臂梁的稳定性;最后分析内接悬臂梁失稳临界转速的收敛性. 研究发现, 与外接悬臂梁存在动力刚化效应不同,内接悬臂梁存在着动力柔化效应; 给出了内接悬臂梁无条件稳定的临界径长比以及失稳的临界转速的计算方法; 若第一阶固有频率随转速增大而减小,则该内接悬臂梁处于有条件稳定; 随着模态截断数的增加,内接悬臂梁失稳的临界转速减小且有收敛值. 关键词: 内接悬臂梁 一次近似简化模型 动力柔化 临界转速  相似文献   

3.
林国昌  孙宏伟  谭惠丰  杜星文 《物理学报》2011,60(3):34302-034302
本文设计了一种能够对机械波进行吸收的超材料梁,超材料梁由若干质量-弹簧微结构系统和一根各向同性梁构成.通过对两种不同结构的质量-弹簧系统的分析,从理论上解释了"负有效质量"和"负有效刚度".根据Hamilton原理,导出了超材料梁的代表性胞元的控制方程.通过数值模拟分析了两种不同结构的有限超材料梁对机械波的吸收性能,一种是弹性系数线性变化的质量-弹簧系统在有限梁内均匀分布,另一种是由固有频率线性变化的弹簧-阻尼器子系统构成四个相同吸收器子群在有限梁内均匀分布.模拟结果表明,进入梁中的机械波与质量-弹簧振子 关键词: 超材料梁 负有效质量 负有效刚度 机械波  相似文献   

4.
用于光纤光栅线性调谐的悬臂梁结构优化   总被引:6,自引:0,他引:6  
余有龙  耿淑伟 《光子学报》1998,27(8):714-718
本文对用于光纤光栅(FBG)布喇格波长连续线性调谐的悬臂梁进行了深入地分析,并给出调谐公式.通过分析相同尺寸、不同截面形状的悬臂梁调谐的程度,对梁的结构进行了优化指出“凸”字形截面的悬臂比较适合于FBG线性调谐,优化后10cm长度的该梁0.01N的力作用时可以提供0.28nm甚至以上的波长调谐量.引入修正因子η=0.65,实验结果与理论值较好地吻合。  相似文献   

5.
光纤光栅称重传感器研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
提出一种基于光纤光栅传感技术的称重系统.用特种粘贴剂将布喇格光纤光栅(FBG)粘贴于悬臂梁的自由端,当悬臂梁自由端受力发生微挠度弯曲时,光纤光栅将沿轴向发生形变,通过监测布喇格光纤光栅传感器反射波长漂移测量悬臂梁的微挠度变化.通过分析悬臂梁结构,建立悬臂梁受力与挠度的数学关系,进而测量出加载在悬臂梁自由端应力的数值.通过对系统结构理论分析和实验验证,该装置称重测量范围达到50千克力,测量灵敏度达到0.05千克力,线性拟合度达到0.9997.  相似文献   

6.
我们设计开发了一种悬臂梁式超重报警器.本文详细介绍了悬臂梁式超重报警的力学原理和电学测量原理,利用电阻应变片作为传感元件将悬臂梁的微弱应变转化为电阻变化,并通过电桥电路将其转换为微弱的电信号;该信号被放大后驱动报警器,从而实现对超载力学量的报警.本文涉及的仪器有较高的灵敏度和反应速度,并具有一定的创新性,同时由于这种电阻应变传感器结构简单,非常容易实现,可将其作为一种教学演示仪器使用,提高教学效果.  相似文献   

7.
利用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了SmN晶体的电子结构和高压相变. SmN晶体的电子结构具有半金属特征,多数自旋电子显示金属导电性,少数自旋电子显示半导体导电性. 高压相变的结果显示,SmN晶体经历从NaCl型(B1)到CsCl型(B2)结构转变的压致结构相变,相变压力117 GPa. 弹性系数的结果显示,在环境压力下SmN晶体的弹性系数满足玻恩稳定条件,标志着B1相是力学稳定结构. 声子谱结果显示,在环境压力下B1相是热力学稳定结构,与弹性系数的计算结果一致.  相似文献   

8.
利用Miura型不可逆变换得到高维可积模型   总被引:5,自引:0,他引:5       下载免费PDF全文
楼森岳 《物理学报》2000,49(9):1657-1662
寻找高维可积模型(特别是3+1维可积模型)是非线性物理中的一个非常重要的问题.建立了一 种利用不可逆形变关系系统寻求高维可积模型的方法.不可逆形变既可以使可积模型成为不 可积模型,也可以使不可积模型成为可积模型.利用一种不可逆的Miura型形变关系和线性波 动方程,得到了一个非平庸的Painlevé可积的高维非线性模型. 关键词: 高维可织模型 不可逆形变 波动方程 Miura型变换  相似文献   

9.
王斌华  黄迟航  胡桥  孔军  陈平 《应用光学》2021,42(2):360-370
通过航天器大机动时直线加速场下陀螺光纤环的有限元分析,得出光纤环在加速场下的形变机理.基于各向异性复合材料理论,采用细观力学有限元方法,对光纤环代表性体积单元施加周期边界条件,分析得出光纤环的等效材料参数.再利用有限元程序ANSYS建立光纤环组件的空间有限元模型,施加加速度场,并建立接触单元分析形变过程中的结构接触耦合...  相似文献   

10.
陈赵江  张淑仪 《声学学报》2016,41(5):555-567
利用Euler-Bernoulli梁理论和DMT针尖-样品作用力模型建立了试样激励下轻敲模式原子力声显微镜(AFAM)系统的动力学方程,并应用非线性动力学分析方法对AFAM微悬臂梁的振动特性进行研究。通过合理改变超声激励幅值、超声激励频率和针尖-样品初始间距等模型参数模拟得到微悬臂梁的超谐波、次谐波、准周期和混沌振动现象,采用时间序列、频谱、相空间、Poincare截面和Lyapunov指数等方法对不同非线性振动特性进行表征。通过分析不同模型参数条件下微悬臂梁针尖-样品作用力特性,探索了微悬臂梁不同非线性振动现象的产生机制。此外,研究了AFAM微悬臂梁运动的分岔特性,发现当超声激励幅值和针尖-样品初始间隙连续变化时,周期、准周期和混沌运动交替出现。研究结果对AFAM系统非线性动力学行为分析和混沌振动控制提供了理论参考。   相似文献   

11.
《Physics letters. A》2020,384(30):126784
The newly discovered two-dimensional phosphorene suffers low stretchability which limits its application in flexible devices. Herein we employ kirigami technique to overcome this limitation. Molecular dynamics simulation is employed to investigate the mechanical properties of kirigami-phosphorene under shear and tensile loadings. Our simulation results show that loading type, intrinsic structural anisotropy, and the height of middle cuts are three key factors that govern the mechanical response of kirigami-phosphorene. Under the tensile loading along the armchair direction, phosphorene exhibits a considerable increase in its tensile strain. By contrast, phosphorene is too weak to stand any structural modification induced by kirigami in the zigzag direction. Under shear loading, there is merely no improvement in the shear properties of kirigami-phosphorene. Our results demonstrate the prospective applications of kirigami-phosphorene along the armchair direction in modern wearable, and stretchable electronics and optoelectronics devices.  相似文献   

12.
The dynamics of an electrostatically actuated carbon nanotube (CNT) cantilever are discussed by theoretical and numerical approaches. Electrostatic and intermolecular forces between the single-walled CNT and a graphene electrode are considered. The CNT cantilever is analyzed by the Euler–Bernoulli beam theory, including its geometric and inertial nonlinearities, and a one-mode projection based on the Galerkin approximation and numerical integration. Static pull-in and pull-out behaviors are adequately represented by an asymmetric two-well potential with the total potential energy consisting of the CNT elastic energy, electrostatic energy, and the Lennard-Jones potential energy. Nonlinear dynamics of the cantilever are simulated under DC and AC voltage excitations and examined in the frequency and time domains. Under AC-only excitation, a superharmonic resonance of order 2 occurs near half of the primary frequency. Under both DC and AC loads, the cantilever exhibits linear and nonlinear primary and secondary resonances depending on the strength of the excitation voltages. In addition, the cantilever has dynamic instabilities such as periodic or chaotic tapping motions, with a variation of excitation frequency at the resonance branches. High electrostatic excitation leads to complex nonlinear responses such as softening, multiple stability changes at saddle nodes, or period-doubling bifurcation points in the primary and secondary resonance branches.  相似文献   

13.
章孝顺  章定国  陈思佳  洪嘉振 《物理学报》2016,65(9):94501-094501
对在平面内大范围转动的大变形柔性梁动力学进行了研究, 基于绝对节点坐标法建立了一种新的大变形柔性梁的非线性动力学模型. 该动力学模型中考虑了柔性梁的轴向拉伸变形和横向弯曲变形, 利用Green-Lagrangian应变张量计算柔性梁的轴向应变及应变能, 利用曲率的精确表达式计算柔性梁的横向弯曲变形能. 运用拉格朗日恒等式给出了柔性梁横向弯曲变形能新的表达式, 该变形能表达式更加简洁, 通过新的变形能表达式得到了新的弹性力模型, 由此得到的动力学方程可以精确地描述柔性梁的几何大变形问题. 通过与高次耦合模型以及ANSYS中BEAM188非线性梁单元模型的比较, 验证了本模型在计算大变形时的正确性以及高次耦合模型在处理大变形问题时的不足. 进一步研究发现, 新的广义弹性力模型可以适当地简化, 给出了两种简化模型, 根据不同模型的计算效率以及计算精度的比较确定了不同模型的适用范围.  相似文献   

14.
In-plane elastic instability of bilayer graphene sheets is investigated using atomistic finite element approaches. The equivalent homogenised properties of graphene sheet are expressed in terms of the thickness, equilibrium lengths and force-field models used to represent the C–C bonds of the graphene lattice. The covalent bonds are represented as structural beams with stretching, bending, torsional and shear deformation, and the strain energies associated to affine deformation mechanisms. The overall mechanical properties and geometric configurations of the nano-structures represented as truss assemblies are then calculated minimising the total potential energy associated to the loading, thickness and average equilibrium lengths of the bonds. Different boundary conditions and aspect ratios are considered for both bilayer and single-layer graphene sheets. The bilayer graphene sheets are found to be offering remarkably higher buckling strengths as compared to single-layer sheets.  相似文献   

15.
全光型硅微机械流量传感器初探   总被引:2,自引:0,他引:2  
丁纯  金仲和 《光学学报》1998,18(3):69-372
介绍一种新颖的全光型硅微机械流量传感器。给出该传感器结构及工作原理的理论分析,并阐述传感器样品的测试及结果。流量传感器具有带脊型波导的悬臂结构。悬梁用作器件的敏感区,而检测光束可以在脊型波导中传输。  相似文献   

16.
基于变截面梁的光纤光栅线性无啁啾调谐   总被引:2,自引:0,他引:2  
陈超  赵建林  李继锋 《光子学报》2006,35(6):867-872
从理论上分析了利用变截面(等强度)弹性梁实现光纤光栅波长线性、无啁啾调谐的基本原理,给出了实现无啁啾波长调谐的弹性梁截面满足条件及其设计方案,并讨论了矩形等截面和变截面悬臂梁调谐方案的特点.理论分析与实验结果均表明,通过对变截面梁侧向施加载荷,可以实现光纤光栅中心波长的线性无啁啾调谐,且系统结构简单、易于设计.  相似文献   

17.
张大羽  罗建军  郑银环  袁建平 《物理学报》2017,66(11):114501-114501
对二维剪切梁单元进行研究,利用平面旋转场理论推导了精确曲率模型.采用几何精确梁理论构建了剪切梁单元弹性力矩阵.通过绝对节点坐标方法建立了系统的非线性动力学方程,提出基于旋转场曲率的二维剪切梁单元,并分别引入经典二维剪切梁单元和基于位移场曲率的二维剪切梁单元进行比较研究.首先,静力学分析证明了所提模型的正确性;其次,特征频率分析验证了模型可与理论解符合,收敛精度高,并且能准确地预测单元固有频率对应的振型;最后,在非线性动力学问题上,通过与ANSYS结果对比分析,证明了该模型可有效处理柔性大变形问题,并且与经典二维剪切梁单元相比具有缓解剪切闭锁的优势.因此,本文提出的基于旋转场曲率的二维剪切梁单元在处理几何非线性问题中具有较大的应用潜力.  相似文献   

18.
An axially moving nested cantilever beam is a type of time-varying nonlinear system that can be regarded as a cantilever stepped beam. The transverse vibration equation for the axially moving nested cantilever beam with a tip mass is derived by D’Alembert?s principle, and the modified Galerkin?s method is used to solve the partial differential equation. The theoretical model is modified by adjusting the theoretical beam length with the measured results of its first-order vibration frequencies under various beam lengths. It is determined that the length correction value of the second segment of the nested beam increases as the structural length increases, but the corresponding increase in the amplitude becomes smaller. The first-order decay coefficients are identified by the logarithmic decrement method, and the decay coefficient of the beam decreases with an increase in the cantilever length. The calculated responses of the modified model agree well with the experimental results, which verifies the correctness of the proposed calculation model and indicates the effectiveness of the methods of length correction and damping determination. Further studies on non-damping free vibration properties of the axially moving nested cantilever beam during extension and retraction are investigated in the present paper. Furthermore, the extension movement of the beam leads the vibration displacement to increase gradually, and the instantaneous vibration frequency and the vibration speed decrease constantly. Moreover, as the total mechanical energy becomes smaller, the extension movement of the nested beam remains stable. The characteristics for the retraction movement of the beam are the reverse.  相似文献   

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