压电石英推力与推力矢量传感器的研制

介绍了一种压电石英推力与推力矢量传感器,建立了传感器力系等效转换数学模型。采用有限元分析预估了推力与推力矢量传感器的固有频率,并通过实验模态分析法对传感器进行了精确测试,得出了传感器系统的前4阶固有频率、阻尼比和留数等模态参数;通过静态力加载实验获得了传感器的各项静态性能指标。结果表明:该压电石英推力与推力矢量传感器具有良好的静态和动态特性指标、线性度、重复性以及固有频率等参数都达到CIRP-STCC规定的测力仪使用标准。     

火箭发动机推力矢量测量平台的原理与结构

介绍了一种新型压电式火箭发动机推力矢量测试方法,该测试系统的测力平台由4个3维压电石英力传感器构成,利用每个传感器获得的3个分力信号,将其带入推力矢量反求公式,即可获得各推力矢量偏心参数.通过空间加载试验可知,该压电推力矢量测量系统的推力测量误差不大于0.3%,同时能准确测量出偏移量δ和偏斜角α等参数.理论分析和空间加载试验结果均表明,该推力矢量测量平台结构合理,方法可行.     

压电式推力测试系统动态性能分析与改善

姿控火箭发动机推力测试系统的动态性能对于推力测量的准确性具有重要影响.采用方形脉冲力模拟发动机推力,对压电式推力测试系统进行了动态标定,根据频响特性曲线建立了测试系统的高阶传递函数模型并获得了动态性能指标.针对测试过程中的超调和振荡,基于高阶传递函数模型,采用阻尼补偿法对推力测试系统的输出进行补偿.结果表明,经过补偿后误差减小,改善了压电式推力测试系统的动态性能.     

基于有限元方法的三维微动平台设计

为了获得结构简单、紧凑的三维微动平台,采用并联结构设计平台的新构型。首先,基于直角柔性薄板结构,对微动平台进行了结构设计,所设计平台既可实现x、y方向的平动,又可实现绕z方向的转动,且具有较大的工作台面;然后,采用有限元方法对微动平台的位移、应力等静态特性,以及模态、频率响应、阶跃响应等动态特性进行分析;最后,通过实验对所设计平台的静、动态特性进行了测试。结果表明:在120V的驱动电压作用下,平台沿x、y方向的最大位移分别为24.08μm和23.24μm,绕z方向的转角为139μrad;平台沿x、y方向及绕z轴的固有频率分别为2.25kHz,2.28kHz和4.01kHz;在50N的阶跃力作用下,平台沿x、y方向的稳态位移分别为2.40μm、2.45μm,响应时间约为2ms。     

基于Backstepping的带推力矢量飞艇姿态控制系统设计

推力矢量控制技术可以有效地解决飞艇低速飞行时舵效不足的问题,但其具有很强的非线性特性,加之飞艇体积庞大,易受风干扰,所以经典的控制器难以满足要求。Backstepping是一种基于递推反演的非线性控制方法,特别适用于强非线性及存在不确定性的系统。针对飞艇的六自由度非线性模型,引入Backstepping方法对带推力矢量飞艇设计了姿态控制器并进行了仿真验证,结果表明所设计的非线性控制器具有良好的动态性,实现了对受扰系统的全局镇定和对给定偏航角的渐进跟踪。     

基于石英晶片扭转效应的微小推力测量研究

针对毫牛(mN)级电推进器输出推力的动态测量难题,该文基于压电式扭矩传感器开发了一种微小力测量装置,通过将推进器端“小力 大力臂”转化为测量端“小力臂 大力”的方式,将推进器输出的微小力转化成扭矩测量,实现了毫牛(mN)级微小力的测量。通过电磁力施加标准微小力的方式对测量装置进行静态标定,非线性误差和重复性误差分别为1.26%和1.43%。采用脉冲激励响应实验法获得测量装置在推力测量方向上的固有频率为35 Hz。试验结果表明,该测量装置对mN级电推进器微小输出力测量的可行性。     

0-3型水泥基压电复合材料有限元分析与优化

用ANSYS有限元软件对纯压电陶瓷(PW)及0-3型水泥基压电复合材料(PCM0)依次进行静力、模态、谐响应及瞬态动力特性力-电耦合场分析,并以PCM0半径(Rc)和厚度(Hc)为变量对进行材料量优化设计。相比PW,PCM0垂直于极化方向的电位移增大10.9%,使压电应变常数增大;响应频率减小,呈稳态响应特性;水泥掺入对PCM0迟滞效应影响可接受。PCM0最优材料用量对应的Rc、Hc分为5.1mm、0.76mm。     

基于可测性分析的模拟电路多频测试矢量生成

提出一种基于可测性分析的模拟电路多频测试矢量自动生成方法。根据待测电路可利用的测试点,进行测试点优选和模糊元器件确定,实现可测性分析;应用灵敏度分析,实现多频测试矢量自动生成。实验结果表明,该方法对模拟电路测试矢量生成非常有效,具有很强的实用性。     

集成电路测试平台需求趋势分析

随着半导体科技的不断发展和进步,集成电路的集成度越来越高,对测试平台的需求也在不断变化。本文以十二五计划为时间节点,回顾之前国内测试设备选型历程,并分析了测试平台的发展趋势,对测试平台的选型给出了建议。     

基于ADINA的PZT压电陶瓷有限元分析

压电陶瓷器件因边界条件和应力状况的复杂性而导致传统试验手段对其研究具有一定的局限性,该文针对这一特点,根据压电体结构场和电场的耦合性建立了与试验结果相一致的压电陶瓷有限元模型,利用大型有限元分析软件ADINA经过建立几何模型,定义边界条件,定义材料和耦合计算等步骤系统的分析了典型PZT压电陶瓷在电压作用下的变形问题,证实了模拟结果与真实试验结果的一致性,为实现对压电陶瓷形状和振动的控制奠定基础.     

基于矢量有限元法的微波谐振腔高频特性研究

采用矢量有限元法对聚四氟乙烯填充的矩形谐振腔进行了高频特性研究。通过数值计算得出主传输模TE101模的谐振波长以及对应的场分布。数值计算结果与实验测量结果基本一致,说明了该高频特性研究结果的可靠性。     

Sol—Gel法制备Li2B4O7薄膜

用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法在以单晶Ｓｉ（１１１）为基底材料上制备出了Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７薄膜，对其工艺过程进行了研究，讨论了主要控制参数的作用。     

基于Pro/E的吊钩有限元分析

有限元作为一种融力学分析和计算机技术与一体的数值分析方法,已经广泛应用于工程技术各个领域。主要介绍了有限元分析的理论,并以吊钩为例,说明有限元分析的过程和有限元分析软件的应用。首先在Pro/E零件模式中对吊钩进行三维实体建模,在Pro/MECHANICA模块下进行吊钩有限元分析的前处理和具体有限元计算。并将分析的结果以网格和色彩云图的形式表现出来。通过将分析的结果与实际材料特性相比较,确定吊钩在额定载荷下的受力变形情况,预防意外的发生。     

超声轴承用压电换能器结构设计与有限元分析

提出了一种超声轴承用新型径向挤压式压电换能器,对换能器的机电特性进行了有限元分析。明确了有限元建模方法,从模态分析角度分析压电换能器的谐振频率和径向最大振幅,依据模态分析结果对压电换能器的幅频特性进行谐响应分析,采用正交试验法对换能器结构进行优化设计,制作最佳结构压电换能器样机,并进行工作频率测试。实验结果表明,换能器径向振动谐振频率的有限元计算值与实验结果具有良好的一致性,证明了有限元计算的正确性,为超声轴承用压电换能器的设计研究提供重要价值。     

基于有限元法的半球谐振陀螺谐振子分析

利用有限元分析软件ANSYS,建立了半球谐振陀螺核心部件谐振子有限元模型并进行了模态分析,确定了各阶振动形式和频率,通过与实际测试结果比较,验证了模型的合理性和准确性。分析谐振子结构参数对各阶振型和频率的影响,对其进行了优化设计。优化后的结构工作频率与其他振型频率的差大于1 kHz,有效避免谐振子的工作谐振与其他各阶振动的模态耦合。     

Finite Element Method for Inhomogeneous Axisymmetric Resonators

A finite element method(FEM) with hybrid nodal and edge basis functio ns for solving nonaxisymmetric modes in axisymmetric resonators filled with in homogeneous media is presented. Spurious modes can be reduced by choosing proper basis functions. Several numerical results are presented to show the validity a nd the efficiency of proposed method.This method can be widely used in electroma gnetic(EM) engineering design.     

基于有限元模型的超声切割刀优化设计

超声切割刀在材料加工领域中有广泛的应用前景,可用于切割各种复合材料等硬脆材料。该文利用ANSYS有限元分析软件建立超声切割刀的有限元模型,对其进行模态分析和谐响应分析。仿真结果显示,超声切割刀在40 kHz频率附近存在轴向纵振模态,其振动节点位于安装环和压电陶瓷中心线上,符合设计要求。基于有限元模型研制超声波切割刀,通过阻抗分析仪与激光多谱勒测振仪对换能器的固有频率与响应进行测试,获得的超声切割刀阻抗曲线平滑,谐振频率为40.261 kHz,设计误差为0.83%,最大振幅达到14.52 μm,结果与有限元计算相互吻合。