MEMS若干動(dòng)力學(xué)問(wèn)題研究3課件

Vol.(V)1stpair2ndpair3rdpairMinMaxMinMaxMinMax1000.050.05560.11390.12660.13460.14962000.10.11110.22780.25320.26910.29913000.150.16670.34180.37990.40370.44874000.20.22220.45560.50640.53820.5982

接觸應(yīng)力

接觸應(yīng)變4.3-固定軸承接觸問(wèn)題研究(Ⅱ)振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.3微轉(zhuǎn)子-固定軸承接觸問(wèn)題研究(Ⅲ)

微尺度效應(yīng)的影響

接觸壓力

接觸應(yīng)力

接觸應(yīng)變Captions:L---Scalefactor;C---Constant;

有限元模型Rotor-to-bearing-hubFEmodel振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.3微轉(zhuǎn)子-固定軸承接觸問(wèn)題研究(Ⅳ)

接觸壓力、應(yīng)力與應(yīng)變

(a)(a)(b)(c)(b)(c)Notes:(a)---VonMisesstress(b)---VonMisesstrain(c)---contactpressureAppliedvoltageU=100V振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動(dòng)力學(xué)特性分析(Ⅰ)

動(dòng)力學(xué)模型

碰摩力分析微轉(zhuǎn)子模型碰摩力模型振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動(dòng)力學(xué)特性分析(Ⅱ)

摩擦機(jī)理分析DryfrictionmechanismAdhesionDeformationElasticPlasticRoughsurfaceMultipleasperitiesSingleasperityNumericalFractalStatistical振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動(dòng)力學(xué)特性分析(Ⅲ)

摩擦模型庫(kù)侖摩擦模型微尺度分形摩擦模型振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動(dòng)力學(xué)特性分析(Ⅴ)

無(wú)碰摩狀態(tài)

穩(wěn)定性與分岔行為Routh-Hurwitz判據(jù)

特征方程

碰摩狀態(tài)分岔?xiàng)l件

特征方程

振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動(dòng)力學(xué)特性分析(Ⅵ)

穩(wěn)定性與分岔行為分析阻尼-頻率比

摩擦系數(shù)-頻率比

定轉(zhuǎn)子間隙-頻率比

振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室注:(1)穩(wěn)定區(qū)；(2)不穩(wěn)定區(qū)；(3)不穩(wěn)定區(qū)，但解是穩(wěn)定的振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動(dòng)力學(xué)特性分析(Ⅶ)

非線性動(dòng)力學(xué)行為

轉(zhuǎn)速的影響

振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動(dòng)力學(xué)特性分析(Ⅷ)

阻尼系數(shù)的影響4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動(dòng)力學(xué)特性分析(Ⅷ)

分形尺度的影響(a)D=1.2;(b)D=1.6振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動(dòng)力學(xué)特性分析(Ⅷ)

尺度長(zhǎng)度的影響振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室A.階梯滑行軸承潤(rùn)滑特性分析(Ⅰ)ForKn<0.001,thecontinuumhypothesisisappropriateandtheflowcanbeanalyzedusingtheNavier-StokesequationsFor0.001<Kn<0.1,rarefactioneffectsstarttoinfluencetheflowBeyondKn=0.1,thecontinuumassumptionoftheNavier-StokesequationsbeginstobreakdownForKn>10,thecontinuumapproachbreaksdowncompletelyandtheregimecanbedescribedasbeingafreemolecularflow振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室A.階梯滑行軸承潤(rùn)滑特性分析(Ⅱ)階梯型軸襯示意圖靜電微電機(jī)橫截面示意圖

階梯滑行軸承模型振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室連續(xù)流區(qū)Reynolds方程

高階滑流速度邊界條件滑流速度

修正的Reynolds方程

A.階梯滑行軸承潤(rùn)滑特性分析(Ⅲ)

修正的Reynolds方程振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室A.階梯滑行軸承潤(rùn)滑特性分析(Ⅴ)

壓力分析Bearingnumber=50;X_step=0.4LBearingnumber=10

承載能力Relationbetweenloadcarryingcapacitywithspacing振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室B.徑向氣體軸承潤(rùn)滑特性分析(Ⅰ)

滑流邊界條件分析一階滑移速度邊界條件

氣體分子運(yùn)動(dòng)示意簡(jiǎn)圖

偏心量0.5~0.9努森數(shù)0.011~0.053(0.01~10)振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室B.徑向氣體軸承潤(rùn)滑特性分析(Ⅱ)

數(shù)學(xué)模型

微轉(zhuǎn)子-氣體軸承模型

修正Reynolds方程振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室B.徑向氣體軸承潤(rùn)滑特性分析(Ⅳ)

壓力分布

無(wú)滑流情況

有滑流情況B.徑向氣體軸承潤(rùn)滑特性分析(Ⅴ)

偏心量對(duì)承載能力的影響振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室B.徑向氣體軸承潤(rùn)滑特性分析(Ⅵ)

轉(zhuǎn)速對(duì)承載能力的影響振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.7電磁薄膜微電機(jī)振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)分析(Ⅰ)2mm與6mm電機(jī)6mm電機(jī)2mm電機(jī)振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試系統(tǒng)振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.7電磁薄膜微電機(jī)振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)分析(Ⅱ)

測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)圖模擬信號(hào)控制器頻譜分析儀PC及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)CCD激光位移傳感器振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.7電磁薄膜微電機(jī)振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)分析(Ⅲ)6mm電機(jī)測(cè)試光帶式測(cè)量

光束式測(cè)量

2mm電機(jī)測(cè)試振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.7電磁薄膜微電機(jī)振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)分析(Ⅳ)6mm電機(jī)振動(dòng)特性63.8Hz

27.5Hz

8.8Hz

振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.7電磁薄膜微電機(jī)振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)分析(Ⅴ)2mm電機(jī)振動(dòng)特性35.0Hz

28.8Hz

6.3Hz

51.3Hz

摩擦影響越來(lái)越嚴(yán)重!概要(Outline)振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室微機(jī)電系統(tǒng)的基本概況MEMS動(dòng)力學(xué)問(wèn)題研究微轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問(wèn)題研究若干動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的研究MEMS動(dòng)力學(xué)研究展望5MEMS動(dòng)力學(xué)研究展望(Ⅰ)

建立MEMS的基礎(chǔ)理論體系研究微型執(zhí)行器動(dòng)力學(xué)特性研制新MEMS動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提出新設(shè)計(jì)和加工制造工藝實(shí)現(xiàn)對(duì)MEMS的智能化控制開(kāi)發(fā)MEMS的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)拓寬MEMS的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域培養(yǎng)MEMS相關(guān)的專(zhuān)業(yè)人才

MEMS研究展望振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室5MEMS動(dòng)力學(xué)研究展望(Ⅱ)

微轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究展望

微旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)械的研究多種驅(qū)動(dòng)方式微旋轉(zhuǎn)機(jī)械的研制；設(shè)計(jì)與加工制造方法的創(chuàng)新；微軸承的動(dòng)力潤(rùn)滑特性研究；微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)可靠性分析；實(shí)驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)等微流體理論和技術(shù)的研究微型流動(dòng)系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)；微流體動(dòng)力學(xué)方程建立和流動(dòng)規(guī)律的研究；微尺度流動(dòng)的表面效應(yīng)、輸運(yùn)特性和動(dòng)力特性的研究；微流體動(dòng)力學(xué)方程的建立等微觀摩擦學(xué)的研究微摩擦和潤(rùn)滑機(jī)理的深入研究；各種可控有序分子膜的研制及性能研究；微尺度滑動(dòng)磨損研究等微結(jié)構(gòu)粘附問(wèn)題的研究粘附現(xiàn)象的物理機(jī)制；研究不同材料、結(jié)構(gòu)形式的粘附現(xiàn)象；尋找預(yù)防粘附