基于PZT的非球面能动抛光盘设计优化

基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘,能够在PZT驱动器的作用下改变面形,用于中小口径非球面镜加工。为优化设计基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘,利用有限元分析方法,计算各驱动器的影响函数,计算非球面能动抛光盘的输出面形,与理论面形比较得到剩余残差。以优化设计驱动器排布方式和极头直径为例,当非球面能动抛光盘中心到非球面工件中心的距离L为120mm,分别计算比较,极头直径为Φ10mm时,19单元PZT圆形排布与21单元PZT方形排布的剩余残差;以及19单元PZT圆形排布时,极头直径为Φ10mm与Φ14mm的剩余残差。结果表明,非球面能动抛光盘产生变形后的剩余残差RMS相应分别为0.303μm、0.367μm、0.328μm。因此,基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘确定选用19单元PZT圆形排布且极头直径Φ10mm。     

Theoretical modelling and experimental study of novel photothermal microactuators

We present a category of novel photothermal （PT） microactuators. Each microactuator consists of two PT arms that are jointed at the free end and connected to an anchor at the fixed end. When a laser beam irradiates one of the arms （called hot arm, and the other is cold arm）, light energy is absorbed and converted into heat. The asymmetric thermal expansion of the hot and cold arms results in lateral deflection. Based on conduction heat transfer theory and heat dissipation mechanism, we study the PT effects and establish the theoretical model of PT expansion for the microactuators. The temperature distribution and the linear thermal expansion can be numerically calculated. The analytical solution provides an insight into the operation of the actuators and predicts the performance of the actuators with new designs. A symmetry microactuator and a microswitch as the prototypes have been fabricated and tested. The experimental results are in good agreement with the theoretical predictions and prove the feasibility of the novel PT microactuators.     

用于LTD模块的多间隙气体开关

针对800 kA,0.1 Hz重复频率LTD模块设计新的多间隙气体开关,要求在较高工作电压(高于80 kV)和较低工作系数(低于70%)下抖动优于2 ns。通过电场仿真分析,优化了气体开关电极形状。串联间隙从4个增加为6个,总间隙长度为36 mm,充电100 kV、触发100 kV时触发间隙场畸变系数为3.98。实验表明,新气体开关静态自击穿性能稳定,动态触发性能可靠。充电90 kV、工作系数60%时击穿延时40.1 ns,抖动1.3 ns。     

超磁机器鱼游动数值模拟及其控制

针对管道中微小型机器人的研究和开发,提出一种利用外磁场驱动起小型机器鱼的研究方法.采用合金薄板模拟鱼尾骨架,贴在该薄板的超磁致伸缩材料模拟鱼体肌肉,建立了该问题的力学模型.通过研究机器鱼的游动机理,设计了一种机器鱼的超磁动力驱动器(GMMA).利用调整外界磁场频率,实现神经模拟以控制鱼尾摆动,即机器鱼的游动.结果表明,鱼尾摆动平均驱动力的大小取决于鱼尾的材料参数、几何参数和外磁场频率.特别是当外磁场频率接近系统固有频率时,该驱动力相对较大,该结论可作为鱼尾设计和控制的主要思路和依据.     

用于激光聚变驱动器的全光纤、全固化光脉冲产生系统

报道一种全固化、全光纤的用于高功率激光驱动的惯性约束聚变驱动器的光脉冲产生系统,采用单纵模振荡器输出连续激光信号,经过相位调制器和振幅调制器,得到一个时间波形上已整形且具有一定带宽(约0.1 nm)的激光脉冲,经光纤放大器放大并经光纤分束器分束后同时输出四路激光脉冲,各路激光脉冲先通过时间同步调整单元精确控制时间同步关系后,经可编程光纤衰减器调节各路之间的功率平衡后再通过光纤放大器做进一步放大并通过150 m光纤传输输出至预放系统.该光纤系统可输出0.3—20 ns、带宽0.1 nm、能量数纳焦的几乎任意 关键词： 激光聚变驱动器 前端 光纤激光系统     

Earthworm-like micro robot based on electromagnetic driver

According to the principle of bionics, a prototype of the earthworm-like micro robot was developed and manufactured for entering the small tube. Based on the process of the action and mechanics analysis, the controller was designed. This micro robot with 6mm diameter was driven directly by three electromagnetic linear drivers. Mobile cells were joined with two degree-of-freedom joint and the whole body was flexible and soft. The driving force reached 10.8g in normal working condition. The direction of movement and the angle of imaging can be controlled by the shape memory alloy （SMA）. The driving force, velocity and movement of micro robot in flexural tube were tested through experiments, which indicated that the driving force was in proportion to the range of frequency, and the micro robot could current, and the velocity reached a maximum in certain move in the thin tube flexibly.     

一种可变直径软体机器人的设计

为了解决刚性机械手安全性低、适应性差的问题,设计一款具有抓取功能的软体机器人。该软体机器人由三个呈圆周 120°分布的软体驱动器和一个夹具组成,夹具可以实现自动化改变直径以适应不同大小物体的抓取,经测算软体机器人可以抓取直径范围为 45mm~97mm 的物体。夹具和软体驱动器都采用3D打印制造,具有成本低、制造简单、易于大规模生产的优点。软体机器人采用气压驱动,当给驱动器充气时,三手指同时弯曲抓取物体,具有很好的稳定性。对于软体驱动器建立了相应的力学模型,得到了弯曲角度与输入气压的关系,并利用ABAQUS 有限元仿真软件对驱动器弯曲特性进行仿真。对比发现,理论建模和仿真分析在驱动器弯曲角度具有很高的吻合性。     

基于Legendre多项式的双压电层合板三维压电谱元法模拟

谱单元作为一种高阶单元具有计算效率高和精度高的特点。本文在基于Legendre正交多项式的三维谱单元基础上提出了三维压电谱单元模型,用于压电层合板静力和动力性能模拟研究。压电层合板结构中的位移和电势自由度均离散到三维压电谱单元Gauss-Lobatto-Legendre(GLL)配置节点上,并且未对电势沿压电层厚度方向上的变化做任何假定。通过提高谱单元中沿压电层合板厚度方向上的形函数阶数的方法,来削弱三维谱单元在模拟薄板结构中出现的剪切闭锁现象。为验证单元的计算精度,取双压电层合板结构进行静力和动力行为模拟验证,并将计算结果与现有文献中的其它单元模型及有限元结果进行对比。结果表明,压电谱单元可有效模拟压电层合板的静力和动力行为,且提高谱单元形函数阶数可提高数值模拟精度。     

PLC在智能拉丝机中的应用

多模拉丝机(特指六模拉丝机)从放丝、拉丝到收丝是一个开卷到卷曲的过程,收丝之前需要排丝。六模拉丝机拉丝经过六道模在加热状态下被拉细,最后经过排丝和收丝。在智能六模拉丝机中,拉丝电机和收丝电机均选用三相异步电机,各配有变频器,PLC程序与变频器联网(RS-485)设定其频率,通过两个PID闭环达到拉丝与收丝之间线速度处处相等。排丝为步进电机驱动器控制步进电机带动滚珠丝杠排丝,收丝转一圈排丝走一个螺距。在智能六模拉丝机中还有触摸屏与PLC通讯,除了用于显示功能,拉丝过程的炉子加热和模子加热由触摸屏和温控模块通讯控制并显示实时温度。     

铁电单晶Pb (Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3的高场致应变及其在层叠式驱动器中的应用

通过研究(1_x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O_{3_x}PbTiO3(PMNT)单晶在不同方向、不同组分下高场致应变的特性，确定了〈001〉取向 PMNT单晶（29％≤x≤31%）为制作层叠式驱动器的最佳组分范围，这组分的单晶具有高场致应变、低滞后而且性能较稳定的特点.研究结果表明，在保证应变曲线的线性和低滞后的前提下，将近-2kV/cm的负电场能够运用于〈001〉方向的PMNT晶体上. 40层（每片晶片尺寸为7mm×7mm×0.7mm）PM 关键词： PMNT单晶 场致应变 PMNT驱动器