微泵动态模型和虚拟运行

虚拟运行是MEMS器件运行规律的图形化展示,虚拟运行的基础是器件动态模型.首先分析了微泵的静态模型.以有限元分析数据为起点,获得了膜片静态模型.随后给出了阀片的静态模型,得到变形解析表达式且只包含压力变化量.然后以静态模型为基础,从分析微泵运行机制入手,从并不充分的实验数据中得到微泵的动态运行规律.最后基于上述动态模型实现了微泵的虚拟运行,对照实测实验结果,它具有较高的精度.在虚拟环境中可以在线看到虚拟运行状态的相应变化,最终达到了在设计参数和器件运行之间建立直接联系的目标.     

虚拟MEMS加工工艺建模、实现与系统验证

利用虚拟现实技术对MEMS加工工艺进行仿真,并将其引入设计环节,最终可以解决MEMS生产中设计与加工脱节的问题。MEMS加工工艺的核心是工艺模型。首先,在深入分析单步MEMS加工工艺的基础上给出了规则描述的工艺模型,其次,利用专家系统技术实现了系统。进一步用一种全新的器件微流量泵的工艺设计和虚拟加工过程验证了系统的可扩充性。     

静电激励微板动力学特性研究EI北大核心CSCD

基于多物理场动态耦合分析方法建立了考虑微流体压膜阻尼效应的静电激励微板机电耦合系统动力学模型,采用KBM法对微板多物理场耦合动力学响应问题进行了求解。通过静电激励微板动力学实验,采集到了简谐激励下系统响应共振频率、波形图及幅值谱图,图像显示出微板机电耦合系统具有明显的非线性动力学特征。与实验结果对比表明:这种基于多物理场动态耦合分析方法所求得的动力学响应解具有足够的精度。该方法有助于研究静电激励微板的动力学特性并可应用于MEMS动力学设计。     

基于分形小波变换的MEMS动态模糊图像亚像素检测技术

基于机器微视觉的微机电系统（MEMS）动态测试系统,提出了一种分形小波变换亚像素检测技术提取MEMS运动轨迹算法.该算法结合电耦合器件（CCD）成像机理,利用图像的分形参数进行随机分形插值对图像边缘进行重建,通过小波变换实现重建后图像亚像素精度的边缘检测.在连续光照明条件下,对MEMS平面微运动模糊图像进行检测处理,提取和分析了MEMS运动轨迹.将该方法和在频闪条件下测得的MEMS器件的平面微运动幅值的结果进行了比对分析和讨论.由实验结果可以看出,本方法有较高的测量精度,其测量绝对误差小于0.02像素.     

微结构运动特性表征中的全场三维重建方法

微机电系统(MEMS)测试的主要目的是为工程开发中的设计和模拟过程提供数据反馈,其中一个重要方面就是MEMS器件运动特性的高速可视化。基于计算机控制的频闪干涉测试系统,文中提出了一种时间轴和空间轴双向解包裹的干涉条纹分析方法,实现了MEMS器件离面运动参数的精确测量,并与微结构平面结构图像模板相结合,可以进行MEMS器件全视场运动的分析,达到了纳米级分辨力。     

基于模糊图像合成技术的MEMS平面微运动测试技术

随着微电子机械系统(MEMS)研究的深入和产业化的需求，捡测技术在其中的重要性越来越大．基于机器微视觉的MEMS动态测试系统．利用模糊图像合成技术对MEMS的平面微运动特性参数进行提取和分析．利用图像处理方法对MEMS谐振器做扫频和扫压测量，获得了MEMS器件的平面微运动特性，并对测量结果进行了分析和讨论．由实验结果可以看出，这种方法有较高的测量精度，测量重复性误差为100nm．     

MATLAB/SIMULINK在多渠段串联系统动态仿真中的应用

对三渠段串联的运行过程及各渠段之间的相互作用进行了详细分析,给出了三渠段串联系统的求解流程图.以蓄量不变为控制目标,为提高系统灵敏度设计了PID控制器.利用MATLAB/SIMuLINK动态仿真工具建立了模块化的三渠段串联系统的仿真模型,完成了参数选择,实现了系统运行的实时动态仿真.仿真结果表明该模型实现了蓄量不变的控制目标,并使系统获得了良好的动态性能.     

频闪干涉仪在微机电系统动态表征中的应用

微机电系统(MEMS)测试的主要目的是为工程开发中的设计和模拟过程提供数据反馈，其中一个重要方面就是MEMS器件动态特性的高速可视化．介绍了一种基于计算机控制的频闪干涉测试系统，用来测量可动MEMS器件的离面运动，实现了纳米级分辨力，该系统采用改进的相移干涉算法，使用一个大功率激光二极管(LD)作为频闪照明的光源，可以实现1MHz范围内大幅值(十几微米)的微运动测量，这种高离面灵敏度的测量方法特别适合进行微机械(光学)元件的动态特性测量．通过研究一个多晶硅微谐振器的动态特性说明了系统的强大功能。     

基于虚拟样机的定动瓣成穴机构仿真分析

利用虚拟样机技术在UG和ADAMS软件中建立了一种舵轮式定动瓣穴播器的虚拟样机,在ADAMS的用户界面模块、求解器模块和后处理模块中对穴播器的三维模型和力学模型进行了仿真分析,内容包括运动轨迹、成穴形状、穴孔大小影响因素分析、顺利投种条件等,得到了穴孔大小和穴播器可靠转速仿真数据。对仿真数据进行方差分析和正交试验分析,得到了穴播器结构和参数的优化设计方案,为物理样机的设计和制造提供理论依据。     

利用频闪成像方法进行微机电系统的计量

为了实现MEMS器件的计量，一个基于频闪成像原理的MEMS动态测试平台被构建，用于在全频率、相位和电压输入范围内表征器件的全三维运动。系统利用高亮度LED和LD作为脉冲光源，有效冻结MEMS器件的面内和离面运动，能在从静止状态到1MHz很宽的频率范围内对MEMS器件进行表征，达到了纳米级分辨力。通过实验对一个微谐振器进行了三维运动测量，在扫频和扫幅两种工作模式下，配合强大的数据分析软件，给出器件运动的幅频和相频特性曲线，为分析器件的动态性能提供了可靠数据。     

基于虚拟样机技术月球机器人运动仿真

采用“虚拟样机”技术,建立一个集三维实体设计,动力学建模,控制,可视化仿真于一体的虚拟月面计算机仿真环境,对月球机器人的静力学,运动学以及动力学进行仿真研究,为月球机器人结构参数,动力学参数及控制算法的优化提供了设计参数和验证场所。     

虚拟联动仿真技术的实现与应用

为解决机械设备在研发设计完成时,必须借助实物 PLC 对设备的性能进行虚拟仿真验证,并且不能对PLC 程序的合理性进行检验等问题,提出了虚拟联动仿真的概念。 采用构建虚拟设备与虚拟 PLC 运行环境的方法,利用高级语言实时传递和处理虚拟 PLC 与虚拟设备之间的信号,并将运行情况和故障等信息在虚拟场景中表现出来,最终实现了不依赖实物 PLC 对机械设备的性能进行虚拟仿真验证,同时可以检验 PLC 程序的合理性,拓展了虚拟仿真的新思路。 以喷印机运动控制仿真为例,论述了虚拟联动仿真技术的必要性与可行性。     

基于UG/Motion重型货车主副弹簧悬架动力学仿真分析系统的构建

摘　要：提出了一种基于UG/Motion构建重型货车主副弹簧悬架动力学仿真分析系统的新方法,并应用该方法开发出了相应的软件原型系统。基于两自由度1/4车辆虚拟样机模型,原型系统的仿真分析模块可方便、快捷的实现虚拟样机模型主要设计参数的修改及基于谐波叠加法各种标准等级时域路面不平度的模拟生成。仿真分析模块通过调用UG/Motion集成的RecurDyn解算器来获取仿真分析结果,通过集成Matlab的绘图功能对分析结果进行输出查看;系统的遗传优化设计模块以整个载荷范围内悬挂质量加速度均方根值最小为目标函数,可对悬架的阻尼系数、主副弹簧刚度比和临界载荷比进行了动力学优化。通过一个设计实例验证了原型系统构建的正确性及遗传优化设计模块的有效性。     

Structural design of high-performance capacitive accelerometers using parametric optimization with uncertainties

Electrostatic or capacitive accelerometers are among the highest volume microelectromechanical systems (MEMS) products nowadays. The design of such devices is a complex task, since they depend on many performance requirements, which are often conflicting. Therefore, optimization techniques are often used in the design stage of these MEMS devices. Because of problems with reliability, the technology of MEMS is not yet well established. Thus, in this work, size optimization is combined with the reliability-based design optimization (RBDO) method to improve the performance of accelerometers. To account for uncertainties in the dimensions and material properties of these devices, the first order reliability method is applied to calculate the probabilities involved in the RBDO formulation. Practical examples of bulk-type capacitive accelerometer designs are presented and discussed to evaluate the potential of the implemented RBDO solver.     

Surface sliding simulation in micro-gear train for adhesion problem and tribology design by using molecular dynamics model

The MEMS design and modeling tools that have been developed typically rely on finite element models, or even more coarse-grained macro models. However, some of the next generation of MEMS devices will be so small that the finite element models are pushed to the atomic limit where they fail, and a new type of model becomes necessary. The aim of this research work is to provide a systematic method to perform molecular dynamics simulation or evaluation for adhesion of micro/nano-gear train during surface sliding friction in MEMS. In this paper, molecular dynamics simulations of adhesion problem in micro-gear train are proposed. Based on analysis of surface sliding friction and the transmitting characteristics of micro-gear train, a simplified model to simulate surface sliding between metals by MD is proposed because the surface property is a dominant factor for the performance of gear system. The simulation results show that adhesion tends to occur between two micro-gears after certain cycles and such adhesion accounts for the friction force and the temperature increase. The driving force also plays a significant role on adhesion of micro-gears. The simulation results are in consistence with the experimental results in the literature. The MD model presented in this paper meets a lot of the important requirements of the tribology design of micro-gears and other heterogeneous MEMS. It is meaningful to prolong the lifetime of micro-gear train by using the model to select proper parameters.     

Multi-objective optimization of suspension parameters for rail vehicles based on a virtual prototype surrogate model

This research is intended to develop a suspension parameter optimization approach based on a virtual prototype surrogate model of rail vehicles considering the coupling effects of suspension parameters. In order to analyze the effects on the dynamic indexes, which were affected by the suspension parameters, a virtual prototype model of a rail vehicle was established. The indexes of lateral ride quality and motion stability were obtained under different combinations of suspension parameters by design of experiment and simulation of virtual prototype. For constructing objective function of multi-objective optimization model for suspension parameters, the suspension parameters that have significant effects on ride quality and motion stability simultaneously were taken as the design variables, and thereafter Kriging models of lateral ride quality index, derailment coefficient, and reduction ratio of wheel load were obtained. On this basis, the multi-objective optimization model of suspension parameters was established, in which the objective function was combined with the three Kriging models. Then, the Pareto optimal solution set and concrete value of suspension parameters were sought using the NSGA-II algorithm. The dynamic simulation results indicated that both ride quality and motion stability of the rail vehicle had been improved after the multi-objective optimization of suspension parameters.     

基于 Lsdyna971 显式算法的饮料包装设计评价方法

目的研究饮料包装的仿真设计评价方法。方法以酷儿饮料包装为研究对象,基于Pro/E 5.0和Hypermesh 10.0软件建立3D模型和有限元动力学仿真模型,然后调用Lsdyna971显示算法程序执行顶部静压和侧面挤压等多工况动力学仿真计算,同时进行相应的实物试验验证。结果数值仿真结果与试验结果的对比分析得出两者的结果偏差不超过15%,能够满足工程学上的设计要求。结论基于Lsdyna971显式算法的虚拟设计评价方法完全适用于饮料包装设计研发,且可大幅缩减实物试验费用和新饮料包装设计周期。