MEMS若干動力學(xué)問題研究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-固定軸承接觸問題研究(Ⅱ)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.3微轉(zhuǎn)子-固定軸承接觸問題研究(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、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.3微轉(zhuǎn)子-固定軸承接觸問題研究(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、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動力學(xué)特性分析(Ⅰ)

動力學(xué)模型

碰摩力分析微轉(zhuǎn)子模型碰摩力模型振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動力學(xué)特性分析(Ⅱ)

摩擦機理分析DryfrictionmechanismAdhesionDeformationElasticPlasticRoughsurfaceMultipleasperitiesSingleasperityNumericalFractalStatistical振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動力學(xué)特性分析(Ⅲ)

摩擦模型庫侖摩擦模型微尺度分形摩擦模型振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動力學(xué)特性分析(Ⅴ)

無碰摩狀態(tài)

穩(wěn)定性與分岔行為Routh-Hurwitz判據(jù)

特征方程

碰摩狀態(tài)分岔條件

特征方程

振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動力學(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、沖擊、噪聲國家重點實驗室注:(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、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動力學(xué)特性分析(Ⅶ)

非線性動力學(xué)行為

轉(zhuǎn)速的影響

振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動力學(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、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.4微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩動力學(xué)特性分析(Ⅷ)

尺度長度的影響振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室A.階梯滑行軸承潤滑特性分析(Ⅰ)ForKn<0.001,thecontinuumhypothesisisappropriateandtheflowcanbeanalyzedusingtheNavier-StokesequationsFor0.001<Kn<0.1,rarefactioneffectsstarttoinfluencetheflowBeyondKn=0.1,thecontinuumassumptionoftheNavier-StokesequationsbeginstobreakdownForKn>10,thecontinuumapproachbreaksdowncompletelyandtheregimecanbedescribedasbeingafreemolecularflow振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室A.階梯滑行軸承潤滑特性分析(Ⅱ)階梯型軸襯示意圖靜電微電機橫截面示意圖

階梯滑行軸承模型振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室連續(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.階梯滑行軸承潤滑特性分析(Ⅲ)

修正的Reynolds方程振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室A.階梯滑行軸承潤滑特性分析(Ⅴ)

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

承載能力Relationbetweenloadcarryingcapacitywithspacing振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室B.徑向氣體軸承潤滑特性分析(Ⅰ)

滑流邊界條件分析一階滑移速度邊界條件

氣體分子運動示意簡圖

偏心量0.5~0.9努森數(shù)0.011~0.053(0.01~10)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室B.徑向氣體軸承潤滑特性分析(Ⅱ)

數(shù)學(xué)模型

微轉(zhuǎn)子-氣體軸承模型

修正Reynolds方程振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室B.徑向氣體軸承潤滑特性分析(Ⅳ)

壓力分布

無滑流情況

有滑流情況B.徑向氣體軸承潤滑特性分析(Ⅴ)

偏心量對承載能力的影響振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室B.徑向氣體軸承潤滑特性分析(Ⅵ)

轉(zhuǎn)速對承載能力的影響振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.7電磁薄膜微電機振動測試實驗分析(Ⅰ)2mm與6mm電機6mm電機2mm電機振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室測試系統(tǒng)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.7電磁薄膜微電機振動測試實驗分析(Ⅱ)

測試系統(tǒng)簡圖模擬信號控制器頻譜分析儀PC及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)CCD激光位移傳感器振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.7電磁薄膜微電機振動測試實驗分析(Ⅲ)6mm電機測試光帶式測量

光束式測量

2mm電機測試振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.7電磁薄膜微電機振動測試實驗分析(Ⅳ)6mm電機振動特性63.8Hz

27.5Hz

8.8Hz

振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室4.7電磁薄膜微電機振動測試實驗分析(Ⅴ)2mm電機振動特性35.0Hz

28.8Hz

6.3Hz

51.3Hz

摩擦影響越來越嚴重!概要(Outline)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室微機電系統(tǒng)的基本概況MEMS動力學(xué)問題研究微轉(zhuǎn)子動力學(xué)問題研究若干動力學(xué)問題的研究MEMS動力學(xué)研究展望5MEMS動力學(xué)研究展望(Ⅰ)

建立MEMS的基礎(chǔ)理論體系研究微型執(zhí)行器動力學(xué)特性研制新MEMS動力驅(qū)動系統(tǒng)提出新設(shè)計和加工制造工藝實現(xiàn)對MEMS的智能化控制開發(fā)MEMS的實驗檢測系統(tǒng)拓寬MEMS的實際應(yīng)用領(lǐng)域培養(yǎng)MEMS相關(guān)的專業(yè)人才

MEMS研究展望振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室5MEMS動力學(xué)研究展望(Ⅱ)

微轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究展望

微旋轉(zhuǎn)動力機械的研究多種驅(qū)動方式微旋轉(zhuǎn)機械的研制；設(shè)計與加工制造方法的創(chuàng)新；微軸承的動力潤滑特性研究；微轉(zhuǎn)子系統(tǒng)可靠性分析；實驗檢測系統(tǒng)的開發(fā)等微流體理論和技術(shù)的研究微型流動系統(tǒng)的研究和開發(fā)；微流體動力學(xué)方程建立和流動規(guī)律的研究；微尺度流動的表面效應(yīng)、輸運特性和動力特性的研究；微流體動力學(xué)方程的建立等微觀摩擦學(xué)的研究微摩擦和潤滑機理的深入研究；各種可控有序分子膜的研制及性能研究；微尺度滑動磨損研究等微結(jié)構(gòu)粘附問題的研究粘附現(xiàn)象的物理機制；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