机械系统摩擦动力学研究进展

摩擦环节对机械系统动力学行为有重要、甚至可能是关键的影响. 深入研究摩擦及摩擦动力学特点,对于解决机械系统中摩擦带来的不利影响, 发挥其有利作用, 是非常重要的. 本文介绍和评述了机械系统摩擦动力学的研究进展, 包括常用的摩擦模型及其特性, 摩擦系统自激振动、强迫振动和摩擦振动控制等. 除理论研究方法之外, 重点讨论了制动噪声振动、摩擦耗能和多领域摩擦振动控制等摩擦动力学的应用研究.     

Perturbation to Mei symmetry and Mei adiabatic invariants for mechanical systems in phase space

For a perturbed mechanical system in phase space, considering d/dt in the structure equation and process of proof including infinitesimal parameter ε obviously, this paper studies the perturbation to Mei symmetry and adiabatic invariants. Firstly, the exact invariant induced directly from the Mei symmetry of the system without perturbation is given. Secondly, based on the concept of high-order adiabatic invariant, the determining equations of the perturbation to Mei symmetry are established, the condition of existence of the Mei adiabatic invariant led by the perturbation to Mei symmetry is obtained, and its form is presented. Lastly, an example is given to illustrate the application of the results.     

第15届固态传感器、传动器与微系统国际会议(Ⅱ)

本届会议的专题报告按日程安排分述如下:(1)T Wacharalindu:以液态半导体为基础的微功率源--采用反射能量转换;(2)C M Waits,MMc Carthy,R Ghodea:供小规模动力系统中输送燃料用的、微电动机械系统的涡轮泵;(3)I D Block、P c Mcthals、M Ganoch:增强荧光与无标记成像联用仪;(4)L H Loo、Y D Lau:应用微结构的流体动力学偶联方法进行微型悬臂的质量因子的调谐;(5)K Imagawa,H Horilauchi,K Ikoda:应用心脏肌肉细胞的药物模拟方法的自给加热与流体泵送凝胶;(6)N Suhkl:供模拟在任何硅取向的表面组织与几何形态用的连续分格自动化技术.     

一种微静电开关系统的非线性动力学

在微型电子机械（MEMS）中，存在着多种非线性因素，诸如：几何非线性、静电力的非线性以及空气阻力的非线性等，它们严重影响着微机械系统的行为。对于一种具有典型结构的微静电开关，考虑机械、静电、挤压气隙三部分的因素，导出了系统单自由度非线性运动方程（保留到三阶非线性），用数值方法分析了静电激励变化导致的分岔，发现倍周期分岔、逆倍周期分岔广泛存在于该类系统中。     

微电子机械系统中转速测量的光学方法

利用显微测量技术和CCD图像传感器的线性积分成像特性,将数字图像处理技术与时间积分成像技术用于微电子机械系统(MEMS)中的转速测量。只需分别摄取被测物体上的标志点在静止状态下的时间积分图像和运动状态下的时间积分图像,即可测得物体在该段曝光时间内的转速。该方法对实验设备及实验条件要求较宽松。实验表明该方法对微系统中近似匀速转动时转速的测量是完全可行的,且具有较高的精度。     

微电子机械系统中的若干固体力学问题

简述了微电子机械系统若干固体力学问题研究的现状，包括：微构件材料的基本力学性能；微构件的力学分析与计算；微系统的失效分析研究；微系统的驱动等，并阐述了微系统力学问题中涉及的表面效应和尺度效应，提出了微系统多类型力作用，多种因素交叉，多学科耦合，非线性突出的特点和研究方向。     

基于严格电磁场模型的光学光刻仿真

光学光刻技术已广泛应用于微电子机械系统（MEMS）以及集成电路（IC）领域。由于光刻工艺设备的价格十分昂贵,因此利用光刻仿真这一技术来预期工艺结果并优化工艺中存在的问题就显得很有必要。研究了一种基于严格电磁场模型的求解方法波导方法,并将此方法拓展应用于模拟MEMS领域中的厚胶曝光场景。通过这一模型,可以模拟光刻胶内部的光强分布,并进一步预测出显影后的光刻胶形貌。最后,针对某些特定掩模版结构,给出它们的仿真结果并验证其正确性。     

基于修正偶应力理论的Timoshenko微梁模型和尺寸效应研究

基于修正偶应力理论,将Timoshenko微梁的应力、偶应力、应变、曲率等基本变量,描述为位移分量偏导数的表达式.根据最小势能原理,推导了决定Timoshenko微梁位移场的位移场控微分方程.利用级数法求解了任意载荷作用下Timoshenko简支微梁的位移场控微分方程,得到了反映尺寸效应的挠度、转角及应力的偶应力理论解.通过对承受余弦分布载荷Timoshenko简支微梁的数值计算,研究了Timoshenko微梁的挠度、转角和应力的尺寸效应,分析了Poisson比对Timoshenko微梁力学行为及其尺寸效应的影响.结果表明:当截面高度与材料特征长度的比值小于5时,Timoshenko微梁的刚度和强度均随着截面高度的减小而显著提高,表现出明显的尺寸效应;当截面高度与材料特征长度的比值大于10时,Timoshenko微梁的刚度与强度均趋于稳定,尺寸效应可以忽略;材料Poisson比是影响Timoshenko微梁力学行为及尺寸效应的重要因素,Poisson比越大Timoshenko微梁刚度和强度的尺寸效应越显著.该文建立的Timoshenko微梁模型,能有效描述Timoshenko微梁的力学行为及尺寸效应,可为微电子机械系统（MEMS）中的微结构设计与分析提供理论基础和技术参考.     

微通道冷却器的数值分析

微通道热沉是制作在硅芯片基底背面的微细通道,其水力直径范围为10～1 000 μm.微通道具有高表面积-体积比、低热阻、低流量等特点,是一种高效散热的解决方案.一个典型应用是激光二极管列阵的致冷.然而,微通道里流体的状态和传热与宏观状态相比有很大不同,有必要开展进一步研究.论文采用商业软件CoventorWareTM建立一个平板式微通道的有限元模型,据此对微通道中流体状态及传热进行了数值计算,获得了单个微通道中流场和温度的分布.结果表明,对于2 000 μm×50 μm×500 μm的微通道,能够对500 W/cm2的热通量快速散热,热阻仅有0.042 3 K/(W·cm-2).