半电极含金属芯压电纤维的驱动特性研究

半电极含金属芯压电纤维是一种新型的压电传感器和驱动器。金属芯位于纤维的中心位置,外面包裹着压电陶瓷部分。金属芯可以用作一个电极,覆盖在纤维一半表面上的金属层作为另一个电极。在表面电极和金属芯上外加电压后,由于压电效应,整个压电纤维将产生弯曲变形。建立了这种悬臂梁结构压电弯曲驱动器的理论模型,导出了自由端位移、夹持力和弯曲共振频率的解析表达式;并用理论计算和有限元分析方法研究了金属芯对这三个参数的影响。结果表明：这种驱动器有较大的端部位移、较小的夹持力、较低的弯曲共振频率。最后用实验方法验证了理论结果。     

仿生壶腹嵴胶质的制备及杨氏模量的测量

为保证采用仿生半规管实体模型研究前庭功能紊乱问题时的测量精度,通过加热—冷冻—解冻法制备了聚乙烯醇/明胶(PVA/GEL)仿生壶腹嵴胶质共混水凝胶膜,并且研究了其微观结构、密度以及黏弹特性。SEM结果表明,“冷冻法”制备的PVA/GEL水凝膜成膜性好、结构致密并且表面光滑。密度测试与XRD测试结果表明,PVA/GEL具有较好的相容性,同时共混水凝膜密度(ρ≈1 g/cm³)与人体壶腹嵴胶质密度一致,并且与水接触后仍可以保持稳态。设计并且采用图像跟踪法进行分析,结果表明,当PVA与GEL的质量比为6∶1时,PVA/GEL膜的泊松比为0.479 916,杨氏模量为86.449 Pa,膜的硬度低、易变形、弹性形变性能最佳。因此,质量比为6∶1的水凝膜力学性能与人体壶腹嵴胶质相似,可应用于仿生半规管实体模型中,研究前庭功能原理。     

基于ANSYS的工形压电发电装置有限元分析

针对目前悬臂梁压电发电装置的局限性,设计了一种工形的压电发电装置。运用ANSYS有限元软件建立了工形压电发电装置的有限元模型,并进行了静力分析及模态分析。分析结果表明,该工形压电发电装置的最大应变出现在每个转角折弯处,且每个转角折弯处的应变基本一致。根据压电方程可知,该处将产生最大的发电电压,所以在此粘贴压电片将具有最佳的发电能力。通过建立发电装置的压电耦合分析模型,计算得到在0.1mm的位移载荷作用下,每片压电片上将产生约15.1V的电压。最后,对该工形压电发电装置进行了参数化研究,结果表明,当选择长80 mm、宽15 mm、厚0.4 mm的压电工形板时,发电效果最佳,最大发电电压可达16.5V。     

电子产品制造企业制造执行系统的研究

以电子产品制造企业为背景，探讨了基于MES理论的电子产品制造企业生产管理模式，给出了一个较为完善的系统模型，并给出基于C／S结构开发的应用实例。     

半电极含金属芯压电纤维的驱动性能

建立了悬臂梁结构半电极含金属芯压电纤维新型压电弯曲驱动器的理论模型.根据第一类压电方程,推导出自由端位移、夹持力和弯曲共振频率的解析表达式,分析了金属芯性能和半径对这3个参数的影响,并把理论计算结果和有限元分析结果进行了比较.实验结果表明,悬臂梁结构半电极含金属芯压电纤维弯曲驱动器的自由端位移可达589 μm,夹持力可达427 μN,一阶弯曲共振频率为28 Hz,有限元分析结果和理论值基本吻合,说明这种驱动器有较大的端部位移、较小的夹持力和较低的弯曲共振频率.     

《智能材料与结构技术》专题文章导读：半电极含金属芯压电纤维的驱动性能

建立了悬臂梁结构半电极含金属芯压电纤维新型压电弯曲驱动器的理论模型。根据第一类压电方程,推导出自由端位移、夹持力和弯曲共振频率的解析表达式,分析了金属芯性能和半径对这3个参数的影响,并把理论计算结果和有限元分析结果进行了比较。实验结果表明,悬臂梁结构半电极含金属芯压电纤维弯曲驱动器的自由端位移可达589um,央持力可达427uN,一阶弯曲共振频率为28Hz,有限元分析结果和理论值基本吻合,说明这种驱动器有较大的端部位移、较小的夹持力和较低的弯曲共振频率。     

一种仿生感觉毛气流传感器

模仿昆虫感觉毛的结构,设计制备了表面对称电极含金属芯PVDF气流传感器SMPF(Symmetric Metal core PVDF Fiber).利用自制的拉制纤维设备,制备了SMPF胚体.在表面涂镀对称电极后,经过高温极化、电极封装等工艺后,成功制备了SMPF气流传感器.基于第1类压电方程和流体力学理论,建立了悬臂梁结构的SMPF气流传感模型,分析了传感器输出信号与纤维长度、气流速度以及气流作用方向之间的关系.将悬臂梁结构的SMPF安置在气流流场中,进行冲击气流测试实验.实验结果表明,SMPF气流传感器的输出信号与纤维长度成非线性关系,与气流速度成平方关系,与气流作用方向成"8"字形关系.实验结果验证了理论模型,表明SMPF传感器能够感知气流的速度和作用方向,具有较广泛的工程应用前景.     

汽车涡轮增压器进气管三维吸入式吹塑模具设计

在分析了汽车涡轮增压器进气管结构的基础上,根据三维吸入式吹塑模具结构的设计特点,基于Pro/E进行了汽车涡轮增压器进气管的吹塑模具设计。重点对分型面的选择、夹紧装置、吸口装置、吹针及冷却系统等关键部位进行了设计。实际生产表明,该模具在三维吸入式吹塑机上生产运行状态良好,生产的进气管质量能够达到设计要求,模具的正常寿命大于30万模次,具有良好的经济效益。     

仿生半规管传感器密度差感知特性研究

采用表面对称电极含金属芯聚偏氟乙烯(PVDF)纤维(SMPF)传感器,代替人体纤毛细胞感受器,设计制备了一种仿生半规管。根据压电方程和密度差理论,建立仿生半规管的密度差感知机理理论模型。搭建了实验系统,测试了传感器对仿生内淋巴液与仿生壶腹嵴之间密度差变化的感知功能。实验结果表明,仿生壶腹嵴传感器在液体压力作用下可以产生相应的变形,并且不同密度差下的响应幅值不同,同时验证了人体半规管中,当密度差足够大时,半规管具有对直线加速度产生反应的能力。     

新型风力压电发电装置设计及发电性能

为了利用压电发电装置采集自然界中的风能,并解决传统压电发电装置受外界振源限制的缺陷,设计了一种新型的风力压电发电装置。对装置中的悬臂梁压电振子进行了发电电压的理论分析及有限元验证,结果表明,压电振子发电电压的理论计算结果与ANSYS仿真结果基本吻合,两者之间的误差仅为0.54%。在此基础上,运用ANSYS有限元软件来计算该新型风力压电发电装置的发电能力,计算得到装置在振幅为1 mm、频率为20Hz的简谐力作用下,一个悬臂梁压电振子所产生的电压为30.1V。为了获得最佳的发电性能,对发电装置的结构参数进行了优化设计,研究结果表明,当悬臂梁压电振子的上表面比风车轴凸轮上凸点的最低点位置高2mm时,该装置具有最佳的发电性能,一个悬臂梁压电振子可产生约60.3V的发电电压。