一、Study on the design of anti-sticking structures in MEMS under different forces(论文文献综述)
张东[1](2020)在《聚苯乙烯基多孔材料注液光滑表面的构建及性能研究》文中研究指明根据自然界中动植物表面特殊结构仿生制备的超疏液材料,可自清洁、防冰、防粘污,使其在能源、交通、医疗、膜分离和热交换等领域具有广阔的应用前景。目前超疏水材料大多仿荷叶表面微纳米结构设计,但其表面易磨损,自修复困难,且疏油性有限。受猪笼草启发制备的光滑液体灌注多孔表面(Slippery Liquid-Infused Porous Surface,SLIPS),与传统疏水表面相比,具有更优异的压力稳定性、疏水疏油性、自清洁和自修复性。SLIPS的构建,主要是通过将低表面张力的润滑油,灌注到具有微纳米结构的粗糙表面,或灌注进具有互通网络多孔结构的基底材料中,基底材料作为润滑油的存储器,其内部的贯通孔结构为润滑油的灌注和迁移提供运输通道,通过润滑油在材料表面的富集形成油膜,赋予材料表面疏液性能。本论文利用高内相乳液聚合模板法(High Internal Phase Emulsion,HIPE),制备了两种聚苯乙烯基多孔材料(PS-HIPE,PSBM-HIPE),并将其作为基底材料,通过灌注含硅或全氟润滑油构建了 SLIPS。论文主要工作如下:一、PS-HIPE的制备及PDMS灌注的SLIPS构建(1)PS-HIPE的制备及表征。以苯乙烯为单体、二乙烯苯为交联剂、span 80为乳化剂构成油相,以溶解有过硫酸钾引发剂、氯化钙稳定剂的去离子水为水相,高速搅拌下将水相加入油相中形成高内相乳液,经聚合、抽提、干燥制得PS-HIPE多孔材料。考察了交联剂用量(5wt%,10wt%,20wt%)对PS-HIPE孔径的影响,并用扫描电镜对其内部形貌进行了表征。结果表明交联剂用量为10 wt%所得的PS-HIPE10有最大开孔率19.8%,且随交联剂用量增加,孔径变小,并容易导致材料内部结构塌陷、体积收缩。(2)PS-HIPE基SLIPS的构建。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为润滑油,通过毛细管作用力灌注到PS-HIPE中构建了 SLIPS。通过重量法考察了 PS-HIPE 孔径、PDMS 粘度(100 mpa·s,500 mpa·s,1000 mpa·s)对润滑油加载量的影响。结果表明PS-HIPE10加载PDMS的量最大;PDMS粘度越大,加载速率越慢。(3)通过测试材料表面的水静态接触角(WCA)和水滑动角(WSA),对PS-HIPE10及其SLIPS的润湿性能进行了表征。结果表明,PDMS构筑的SLIPS对PS-HIPE10材料表面的润滑性能有极大地改善,水滴在垂直90°的PS-HIPE10表面无法滑动,但在PS-HIPE10基的SLIPS表面倾斜3°左右就开始滑动;且随PDMS粘度增大,SLIPS的水滑动角变大。(4)通过测试材料表面污渍的残留考察SLIPS的自清洁性能。结果表明SLIPS有良好的自清洁性能,与PDMS不互溶的液体污染物(水、牛奶、咖啡和墨水)很容易从SLIPS表面滑落,且无污渍残留,而与PDMS互溶的油及溶剂直接铺展或渗透进材料中;水滴可冲掉沉积在SLIPS表面的固体粉末污染物。虽然疏水性能较好,但是疏油、疏溶剂性能欠佳。(5)通过刀划刻法模拟SLIPS表面的物理损伤考察自修复性能。水滴可以很容易滑过两个凹痕处而没有任何残留,表明物理切割产生的凹痕可以在几秒钟内被PDMS再次填充,产生的润滑油膜可恢复其表面光滑性能。(6)通过在SLIPS上同一位置重复测试水的滑动角,观察测试次数对滑动角的影响,考察SLIPS表面润滑剂的使用持久性;通过PDMS加载前后PS-HIPE的应力-应变曲线,考察PS-HIPE材料的机械耐久性。结果表明:在SLIPS底部无PDMS补充的情况下,反复使用80次后,水的滑动角依旧保持在5°左右,即在多个使用周期后,SLIPS系统中的PDMS消耗仍然可以保持在材料使用可以接受的水平。PS-HIPE和SLIPS表现出相似的应力,表明PDMS的加载不会对PS-HIPE的机械性能产生负面影响。二、PSBM-HIPE的制备及含氟润滑油灌注的SLIPS构建(1)PSBM-HIPE的制备。为了改善PS-HIPE基体材料的脆性,并提高SLIPS锁定润滑油的能力,向HIPE聚合体系的油相单体中引入丙烯酸丁酯(BA)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS),制备了Poly(St70-BA20-MPS10)-HIPE(简称PSBM-HIPE)。控制BA用量小于30 wt%时,所得基体材料韧性提高,且结构和孔径适合SLIPS构建;当BA用量大于30 wt%时,基体材料收缩明显。PSBM-HIPE的水接触角达137°左右,但同PS-HIPE一样,测试水滴无法从材料表面顺利滑下。(2)溶胶凝胶法及氟化改性PSBM-HIPE。单独通过溶胶凝胶法对PSBM-HIPE 进行改性负载 SiO2,制得 SiO2@PSBM-HIPE。PSBM-HIPE多孔材料外表面虽有大量SiO2纳米粒子生成,但内表面SiO2很少,当外表面磨损后,基材无法再提供微纳米粗糙结构。在溶胶凝胶法改性PSBM-HIPE过程中引入含氟组分1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTOS),同时进行溶胶凝胶法及氟化改性,成功制备了F-SiO2@PSBM-HIPE。扫描电镜测试表明F-SiO2@PSBM-HIPE多孔材料的内表面和外表面均成功负载F-SiO2纳米粒子;F-SiO2@PSBM-HIPE材料表面水接触角达149.3°,且表面的水性液体污染物可以在1s内从表面滑下(倾斜角为10°),但不具备疏油和疏溶剂性能。(3)F-SiO2@PSBM-HIPE基SLIPS的构建及表征。将含氟润滑油(Krytox GPL105)灌注到 F-SiO2@PSBM-HIPE 中构建了 SLIPS(F-SLIPS)。通过测试材料表面水静态接触角以及乙醇和十六烷在其表面的润湿行为考察F-SLIPS的疏液性能。结果表明,该表面水静态接触角为113°,乙醇(代表溶剂)与十六烷(代表油)在其表面呈现半球体的状态,且都可以在10°倾斜角下顺利从表面滑落,因此该表面具有很好地疏液性能,可以稳定的疏水、疏油及疏溶剂。
秦战强[2](2020)在《红芽芋收获机设计与研究》文中提出芋头是一种根茎类作物,具有很高的营养价值和经济价值。随着国民生活水平的日益提高,芋头市场需求量不断提高,种植面积也随之逐年增加。芋头收获是芋头生产重要环节,但收获环节机械化程度低,基本人工挖掘和捡拾作业,费工耗时,效率低,制约了芋头产业链的发展,亟待解决芋头收获机械化。为提高芋头生产效益、资源利用率和降低劳动负担,本文以多子芋中红芽芋为研究对象,测定红芽芋物理和机械等特性,结合现有收获原理和方式,根据红芽芋农艺要求完成了红芽芋收获机整机设计和挖掘机构、输送机构、芋土分离机构等关键零部件设计,并设计制造了芋土分离机构试验台,完成了芋土分离机构正交试验。其研究结果如下:(1)测定叶柄生物特性和机械特性。通过实地测量,获得了离地面高度10cm和15cm处叶柄纵向尺寸主要集中在35-65mm之间,10cm处纵向平均尺寸为46.67mm,15cm处叶柄纵向平均尺寸为49.20mm,10cm处横向尺寸主要集中在30-50mm之间,平均横向尺寸为38.08mm,15cm处叶柄横向尺寸主要集中在20-50mm之间,平均横向尺寸为34.73mm。通过斜面法测定叶柄与橡胶的平均静摩擦系数为0.77。通过拉伸试验测定距芋茎结合部位5-15cm处的单根叶柄可承受的最大拉伸力为266.86N,最小拉伸力为107.10N,测定叶柄同时断裂时最小拉伸力为201.22N,最大拉伸力为292.06N,断裂位置在芋茎结合部位时存在单峰值和多峰值情况。(2)测定芋头物理特性。利用GY-4水果硬度计测定母芋平均硬度为20.93kg/cm2,芋子平均硬度为16.94 kg/cm2。采用称重法测定母芋的平均密度为1.045g/cm3,芋子的平均密度为1.046g/cm3,母芋和芋子的密度近似一致。(3)整机及关键部件研究设计。为减小挖掘阻力,设计了以垂直振动方向为主的偏心振动机构,偏心距为4mm,振动频率为12Hz。根据芋头生长状况和分土、减阻等需要挖掘铲采取一个直面和两个侧曲面组成的三面异型结构设计,直面宽度为110mm,倾角为20°,曲面采用仿生设计,铲总宽为320mm,总长为300mm。夹持输送机构采用柔性方式,夹持带张口角为120°,带间距为25mm,安装倾角为40°,夹持带速为1.31m/s,夹持点高度为120mm,夹持输送高度为650mm。芋土分离机构根据逐镐器工作原理设计,保证每次芋头抛扔高度一致,利于芋土分离。(4)芋土分离机构试验。以分净率、伤芋率和分芋率为评价指标开展三因素三水平正交试验,确定分净率和伤芋率主次因素为曲柄转速、筛面倾角、曲柄半径,确定分芋率主次因素为曲柄转速、曲柄半径、筛面倾角。正交试验结果表明,曲柄转速为150r/min、筛面倾角为0°、曲柄半径为6cm时芋土分离机构工作效果较好。
董放[3](2020)在《炭黑螺旋给料机的结构优化及模拟》文中认为螺旋给料机是一种常见的连续散体物料输送设备,现已广泛应用于各个行业。在实际生产过程中能实现变频调速和准确控制输送量,因此它主要用于中短距离的物料输送。炭黑螺旋给料机机作为螺旋输送设备的一种专用形式,在密炼机上辅机系统中,不同品种的炭黑由日罐通过螺旋给料机对炭黑秤进行输送并进行累计称量,通过变频控制螺旋转速实现快、慢速称量和最后进行点动保证称量精度。目前在实际生产中的炭黑螺旋给料机出现一些了问题,主要是物料堵塞,螺杆折断,难以控制输送精度,输送误差较大等。这些问题极大的影响了正常生产的需求,对生产企业来说,迫切需要高效、环保、安全、节能的炭黑螺旋给料机来满足定量包装或者配料生产的要求。本文使用Creo Simulate模拟分析模块,对螺旋给料机的关键部分螺旋体进行有限元分析,不同叶片对主轴挠度的影响。随后基于EDEM离散元软件,通过导入螺旋给料机三维模型,进行模拟及分析,定量的分析螺杆转速、物料物性等因素的影响,并通过螺旋实验验证模拟结论。通过对炭黑螺旋给料机的输送过程进行动态仿真模拟,在整个模拟输送过程中,可以直观地观察到颗粒之间的碰撞以及颗粒与叶片之间的受力情况。通过模拟及实验所得出的结论,使得炭黑螺旋给料机在保证螺旋给料精度的前提下,提高输送效率为实际生产中炭黑螺旋输送机的设计优化提供参考。
赵康东[4](2020)在《基于人工微结构的精密声操控技术研究》文中指出伴随空间生命科学研究的不断深入,以生物活细胞等微纳颗粒为研究对象的精密微操控技术在面向未来的载人航天基础研究以及空间环境下的生物医学研究中发挥着日益重要的作用,是研制空间生命科学仪器装置必须突破的关键核心技术之一。本研究的主要内容如下:归纳现有的微纳操控技术,总结声操控技术的发展历程、取得的最新进展和存在的关键技术问题,阐述了本研究的重要性及必要性。对现有声操控平台的结构特点进行综合比较,提出基于人工微结构的精密声操控平台的设计方法。详细分析石英基板振型与微结构振动形式之间的关系,并基于摄动理论在Comsol有限元仿真软件中建立超声振动下人工微结构周围声流场的计算模型。设计并制造圆形、直线形和V形三种人工微结构,验证声流场分布与振动形式之间的关系,利用圆形人工微结构和V形人工微结构开展不同运动模式的微颗粒操控实验。基于直线形人工微结构,开发一套利用多种交互方式的开环声操控系统,引入机器视觉作为反馈信号,采用闭环控制的方式实时修正操控效果,将微颗粒运输至指定目标位置,探讨智能化可编程技术用于微纳颗粒精密声操控的可行性。
李云鹏[5](2019)在《基于LabVIEW的仿生原型毫—微牛级二维力测试系统研制》文中指出在机械仿生学研究领域中,对于蝗虫、甲虫、飞蛾等体型较小仿生原型产生的毫-微牛级力测试是不可缺少的环节。由于仿生原型体表形貌结构多为微纳尺度,极易遭受破坏,现有的微力测试系统在测试量程、测试精度、测试样本固定平台等方面并不能同时符合种类繁多仿生原型产生的毫-微牛级力的测试需求。因此本文研制了一种的毫-微牛级二维力测试系统,以在量程、精度、样本固定机构等方面符合测试需求。本文基于虚拟仪器LabVIEW研制了毫-微牛级二维力测试系统。系统硬件部分主要包括自行研制的测力传感器、实现测试功能及测试样本简便更换的附属机械机构、测力传感器输出信号调理模块SCXI-1520与能够完成A/D转换的数据采集卡USB-6351。平行双簧片悬臂梁作为测力传感器的核心部件,对其进行了理论计算以及模拟分析。随后对所研制的3种平行双簧片悬臂梁进行了标定,获取传输特性方程,结合电涡流位移传感器,最终获取测力传感器的量程范围以及分辨率,其弹性系数分别为220.62 mN/mm、160.74 mN/mm、50.37 mN/mm;量程范围0800 mN,最高分辨率50μN。软件部分则利用虚拟仪器LabVIEW进行了毫-微牛级二维力信息采集系统的编写,由用户管理界面与毫-微牛级二维力信息采集系统显示界面2部分组成,实现了用户安全管理、参数输入与控制、数据采集图像显示与存储3个方面的功能。在完成毫-微牛级二维力测试装置、采集系统软件编写的基础上,进行了测力传感器的静态特性分析,其线性度(1.248%2.303%)、滞后性(0.600%0.857%)、重复性(0.803%1.457%)均在标准范围内(≤5%),即测力传感器具备优异的静态特性,对测试结果准确度基本无影响。为检验所研制的毫-微牛级二维力信息采集系统功能,进行了2030次仿生原型摩擦力、法向力、刺穿阻力的测试试验,并统一进行了数据运算分析。结果显示摩擦力(蝗虫爪尖—猪笼草滑移区)为17.23±0.19 mN、摩擦力(蝗虫爪尖—1200目砂纸表面)为10.28±0.41 mN、刺穿阻力(酸枣树钩刺—动物肝脏表皮)为331.25±3.97 mN,较小的方差表明所研制的毫微牛级二维力信息采集系统具有较高的稳定性以及准确度。测试结果表明系统能够准确采集仿生原型的毫-微牛级力,并能在界面窗口实时、直观的显示以及数据信息的保存,实现了机械仿生学研究过程中对仿生原型产生的毫-微牛级力的测试需求,为今后仿生原型的研究提供理论依据,具有一定的实际应用价值。
何体财[6](2019)在《石油钻具螺纹应力分析与减摩涂料的开发》文中进行了进一步梳理在油气钻探开发中,石油钻具是井下工具的总称,是钻采设备重要的部件,主要包括钻杆、钻铤、转换接头、钻头等。石油钻具间主要采用锥度为1:4或1:6的圆锥管螺纹串联连接。因此,石油钻具螺纹连接形式和螺纹的表面处理对钻具的寿命和可靠性有直接关系。当然,选用耐磨高强度的金属材料是提高钻具寿命的一大措施,但成本也相对较高,根据相关分析资料显示,石油钻具的大部分失效发生在接头连接处,而螺纹粘扣又是主要原因,目前国内外石油钻具连接螺纹表面普遍采用的镀铜会或磷化处理工艺来防止粘扣失效,虽然镀铜能表现出优良的抗粘扣性能,但镀铜会产生大量废液排放,对自然环境的破坏巨大,因此存在着经济成本高及严重的环保问题等缺陷。本研究开发出了一种既能够替代镀铜工艺且又具有优异抗粘扣性能的纳米铜无污染连接技术,研究一种纳米铜减摩涂料在石油钻具管螺纹上的减摩效果,并通过理论计算和软件分析石油钻具螺纹的力学性能,纳米铜无污染连接技术在石油钻具的应用有着显着作用。针对石油钻杆接头螺纹(NC38数字扣)建立数字模型和三维模型,并对单牙螺纹受力和变形同时采用理论计算及仿真分析,在上扣扭矩单独作用、轴向拉伸载荷单独作用以及二者的复合作用这三种工况下分别计算分析了内外螺纹连接后牙齿面上接触压力和分布状况,分析结果显示石油钻具螺纹的齿面接触压力和应力水平分别都呈台肩面起逐步降低的趋势和分布不均的现象。通过对钻具螺纹接触应力的理论计算和仿真分析结果对比,发现采用的二种方法获得的数据分布规律极其一致,为纳米铜减摩涂料(以下简称AFRICO)在石油钻具无污染边接技术提供了理论依据和应用指导性。将AFRICO分别应用于石油钻具接头螺纹及油套管接箍螺纹表面上。首先,通过摩擦磨损试验测试AFRICO的减摩性能;其次,采用扫描电镜观察AFRICO在石油钻具接头螺纹表面层的分布情况;最后,分别在材质为4145H的石油钻杆和材质K55的渍套管进行全尺寸卸扣试验,以验证AFRICO对石油钻具上扣扭矩减轻作用与抗粘扣效果,结果得出:AFRICO能有效减小石油钻具螺纹连接处的上扣扭矩,对石油钻具的抗粘扣性能有良好的提升效果。
曲芳[7](2019)在《基于唐冠螺壳体结构大豆种子包衣搅拌装置关键技术研究》文中指出种子包衣处理技术是种子科学技术的重要组成部分,是保证和提高种子质量的重要手段,在大农业时代,对农业机械化、现代化及农业可持续发展具有重要作用。包衣处理后的大豆种子,可以保证籽粒大小的均匀性,有利于机械化播种;减少苗期患病几率,抵御田间病虫害侵蚀;促进种子幼苗茁壮生长,保证苗株整齐划一;对生态环境也起到一定的保护作用。近年来,种子加工产业和国内市场需求对种子包衣质量、包衣工艺和包衣设备的自动化程度要求越来越高,这推动了国产种子包衣设备机械结构的全面改革。为解决现有国产批次式大豆种子包衣搅拌装置存在的种子包衣不均匀、破碎率高、关键部件搅拌叶片粘黏磨损严重等问题,将利用仿生法优化农机装备结构与利用离散单元法分析散粒体的搅拌机理二者结合,为大豆种子包衣搅拌装置设计了一种基于唐冠螺壳体结构的仿生搅拌叶片,并在理论分析的基础上,应用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,对影响搅拌装置性能的结构与作业参数进行优化试验研究,并对安装仿生搅拌叶片的新型包衣搅拌装置处理后的大豆种子和安装平面搅拌叶片的现有包衣搅拌装置处理后的大豆种子,进行田间比较试验,得到两种包衣搅拌装置处理后的大豆种子发芽指标以及苗期植株性状特征,比较两种包衣搅拌装置的包衣效果,验证新型包衣搅拌装置较现有包衣搅拌装置在包衣质量上的优越性,为包衣设备关键技术研发提供技术理论支持,所得主要结论如下:(1)针对大豆包衣机搅拌装置的特点,在假设基础上建立了包衣前、后大豆种子颗粒在搅拌装置内的运动模型,并对搅拌过程中的大豆种子颗粒进行了运动学分析和动力学分析。同时,利用Hertz和Mindlin-Deresiewicz理论对包衣前、后大豆种子颗粒与搅拌叶片接触过程中的法向力和切向力进行分析,得出搅拌过程中的法向力和切向力均与搅拌叶片平均曲率半径ρy有关,可以通过减小搅拌叶片平均曲率半径ρy,即用曲面搅拌叶片代替平面搅拌叶片的方法,来减小包衣前、后大豆颗粒和搅拌叶片接触过程中的法向力和切向力,进而减小大豆种子颗粒包衣过程中的损伤和破碎。(2)利用三维光学测量仪对唐冠螺壳体进行体表特征三维逆向扫描,获取唐冠螺壳体曲面分层切片数据和体表点云数据。扫描后共获得38054个点,1270条边,612个面,400001个网格三角形和1个实体。利用NX Imageware软件对采集的数据进行曲面拟合,调整偏差至许用范围,并对坏点或拟合不理想的点重新进行数据采集,选取一个曲率变化较均匀,适用于制作仿生搅拌叶片的曲面结节,来构建搅拌叶片模型。再利用Solidworks软件建立仿生搅拌叶片实体化模型,调整偏差后试制仿生搅拌叶片。(3)当转速为25 r/min,相位差为90°,旋转角为65°,总搅拌时间为9.2 s时,对安装仿生搅拌叶片和平面搅拌叶片的两种搅拌装置作离散元仿真对比分析,得出包衣后的大豆种子颗粒与仿生搅拌叶片碰撞后,沿多方向、多角度继续运动,并与其他大豆种子颗粒继续发生碰撞,完成颗粒间碰撞、搓擦、粘附种衣剂,增强了大豆种子包衣效果;包衣后的大豆颗粒与平面搅拌叶片碰撞后,只沿着与初速度方向相反的方向运动,与其他大豆种子颗粒继续碰撞的几率较小。达到搅拌均匀状态以后,颗粒搅拌的均匀度由变差系数来评定,仿生搅拌叶片作用下变差系数为1.89%,平面搅拌叶片作用下变差系数为2.53%。仿生搅拌叶片搅拌作业时,变差系数更小,包衣后大豆颗粒在仿生搅拌叶片搅拌作用下,互相接触的颗粒数目间差异更小,搅拌均匀性更好。(4)在转速为25 r/min,相位差为90°,旋转角为65°,搅拌时间为9.2s时,分别利用安装仿生搅拌叶片的新型包衣搅拌装置和安装平面搅拌叶片的现有包衣搅拌装置作样机验证试验,结果表明利用现有包衣搅拌装置处理后的大豆种子,其包衣合格率为93.26%,包衣破碎率为0.089%;利用新型包衣搅拌装置处理后的大豆种子,其包衣合格率为95.07%,包衣破碎率为0.072%,满足种子包衣质量要求,且仿生搅拌叶片与平面搅拌叶片包衣效果相比,包衣合格率提高1.81%,包衣破碎率降低0.017%,验证了仿真结果的真实性与可行性。(5)以转速nj,相位差β和旋转角αj为试验因子,以包衣合格率和包衣破碎率为试验指标,选用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验,对影响搅拌装置性能的结构与作业参数进行试验研究,各参数对包衣合格率的影响大小依次为转速、相位差和旋转角;对包衣破碎率的影响大小依次为旋转角、相位差和转速。在旋转角为65°,相位差为86°~93°,转速为26~32 r/min的参数组合条件下,大豆种子包衣搅拌装置可以实现包衣合格率≥95%,包衣破碎率≤0.1%的包衣要求。试验范围内影响多目标函数的参数优化组合为:相位差90°、旋转角65°、转速30 r/min,此时包衣合格率为95.47%,包衣破碎率为0.06%,属于包衣一等品,满足大豆种子包衣要求,且试验数值与优化数值对比可知,优化结果准确可信。(6)对平面搅拌叶片和仿生搅拌叶片作表面张力测量对比试验,得出平面搅拌叶片黏附功和临界表面张力较仿生搅拌叶片大,表明平面搅拌叶片表面更容易被种衣剂润湿,其表面的润湿性更好,更容易被种衣剂粘附。而仿生搅拌叶片不容易被种衣剂粘附,更适用于包衣搅拌作业。种衣剂在平面搅拌叶片上呈片状粘附,尤以靠近搅拌槽顶部,即喷洒种衣剂位置较近处,粘附程度较重;而种衣剂在仿生搅拌叶片上呈斑块状粘附,粘附位置靠近仿生搅拌叶片边缘位置,粘附程度较轻。仿生搅拌叶片利用唐冠螺这类海生贝类减粘的效应,可有效减少种衣剂对搅拌叶片表面的粘附。(7)以未包衣大豆种子为对照组ck,新型包衣搅拌装置处理后的大豆种子为处理1,现有包衣搅拌装置处理后的大豆种子为处理2,实施田间比较试验,结果表明:新型包衣搅拌装置处理较现有包衣搅拌装置处理在发芽指数、根鲜重、主根长上差异显着。在发芽指数上,处理1较对照组增长19.87%,处理2较对照组增长10.51%,处理1较处理2增长8.5%;在根鲜重指标上,处理1较对照组增长18.78%,处理2较对照组增长6.76%,处理1较处理2增长11.45%;在主根长指标上,处理1较对照组增长19.86%,处理2较对照组增长5.36%,处理1较处理2增长13.75%。且在发芽指数、根鲜重、主根长上,处理1、处理2与对照组在0.01水平上均差异显着,处理1和处理2在0.05水平上均差异显着。
王俊力[8](2019)在《电容式硅麦克风特性研究》文中研究表明近年来,微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)快速发展,尤其是MEMS麦克风,随着智能交互设备的广泛普及,其市场需求出现井喷式增长。MEMS麦克风经过30多年的发展已经大规模商用了,且正逐步取代驻极体麦克风的地位。目前,虽然国内有很多关于MEMS麦克风的研究机构,但大部分厂家只是进行封装工作,并没有掌握MEMS芯片的核心技术。因此,对MEMS麦克风展开研究具有深远的意义。本文主要对电容式MEMS麦克风的特性展开研究,从仿真分析、工艺设计、工艺制作、封装测试等几个方面入手,详细的阐述了MEMS麦克风的实现过程。首先,本文通过COMSOL有限元仿真软件优化MEMS麦克风的基本结构和尺寸参数。在完成MEMS麦克风的仿真优化和模型建立之后,设计工艺流程并开展MEMS麦克风的工艺制作。在工艺实现过程中,通过实验解决了多晶硅薄膜制作的问题、非晶硅薄膜退火产生气泡的问题、薄膜应力控制的问题以及牺牲层释放的问题。在完成MEMS麦克风工艺制作之后,搭建测试平台,并对MEMS麦克风的电学特性和声学特性进行研究。本文的创新在于,对MEMS麦克风中多晶硅薄膜的制作工艺进行优化,又对腔体释放工艺进行了优化,还在气泡缺陷研究中提出气泡预测模型和局部微孔刻蚀法,有效的防止非晶硅薄膜在退火后产生气泡。本文所设计的MEMS麦克风芯片尺寸为1.2mm×1.2mm×0.3mm,实现MEMS麦克风成品灵敏度为-38dBV,频率响应曲线更平坦,且信噪比为61dBA,总谐波失真小于0.5%。本文所研发的MEMS麦克风提高了芯片制造水平,为进一步研发高性能MEMS麦克风奠定了基础。
陈殿中[9](2019)在《磁力自平衡效应转子式微陀螺设计及检测方法研究》文中指出陀螺是一种用于角速度测量的惯性传感器。从运载体(如飞机、潜艇、导弹等)的惯性系统到消费电子(如游戏手柄、手机等)中的角速度测量模块都是以陀螺为核心元件。根据敏感机理,机械陀螺分为振动陀螺和转子式陀螺。微机电系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)振动陀螺以价格低、体积小、能耗低等优点在精度要求不高的消费电子产品中得到大量应用。然而,MEMS振动陀螺中不可避免的驱动和感应方向的机械串扰限制陀螺性能的进一步提高,大部分MEMS振动陀螺的偏置稳定性远大于10°/h。基于进动效应的转子式陀螺主要包括大型液浮陀螺和MEMS悬浮陀螺(磁悬浮陀螺、静电悬浮陀螺)。从机理上讲,由于转子式陀螺转子的驱动转速一般较高,转子的转动惯量较大,其检测精度应该好于振动陀螺。大型液浮陀螺精度高但一般价格昂贵,应用于军事产品中的较多;MEMS悬浮陀螺由于存在悬浮结构,工艺复杂,不易于小型化,其应用没有得到普及。而且就MEMS悬浮陀螺的研究现状来看,悬浮结构的稳定性限制了陀螺精度的提高,并未有优于MEMS振动陀螺的偏置稳定性表现。为了解决传统MEMS悬浮转子式微陀螺悬浮稳定性差的问题,提高转子式微陀螺的精度,哈尔滨工业大学牵头承担了973计划“微纳惯性器件运动界面纳米效应基础问题研究”。在该计划的支持下,提出了一种有水膜轴承支撑的球碟形转子的转子式微陀螺(以下简称球碟转子式微陀螺)。在与MEMS陀螺相比增加体积(边长24 mm,厚度4.8 mm)的前提下,解决了传统转子式微陀螺转子悬浮稳定性差的问题。经实验测试及第三方(清华大学)认证,其偏置稳定性达到0.5°/h,精度在国内处于领先水平。该陀螺样机的研制是973计划的重要组成部分。设计了基于低阻尼水膜轴承的陀螺驱动系统。该系统采用12极无刷直流电机结构,通过模态分析确定了陀螺的最高驱动转速,通过驱动转矩关于磁势和驱动角的解析表达式推导得出稳定驱动的条件。设计了基于反电动势检测的闭环驱动系统及该系统下的低功耗快速驱动方案,使陀螺在额定驱动功率的前提下获得更高的驱动转速以表现出更好的陀螺性能。为了使转子获得稳定且低阻尼的支撑,在提高陀螺性能的同时尽量减小支撑对转子的摩擦力矩带来的驱动功耗,在转子球上制作了超疏水表面,并应用了水膜轴承。提出了一种在不锈钢转子球上制作超疏水表面的方法,制作的超疏水表面接触角达到167°,表现出良好的超疏水特性。实验表明在应用水膜轴承的前提下,超疏水表面的制作使得在额定驱动电流下,驱动转速提高11%,陀螺效应随之增加。在确定驱动结构的前提下,设计了球碟转子式微陀螺的整体机械结构。研究了该陀螺基于磁力自平衡效应的敏感机理,以该效应产生的磁力矩平衡科里奥利力矩,避免了传统电磁反馈系统可能带来的控制不稳定及反馈系统与驱动系统的相互磁干扰。建立了以磁力自平衡系数为弹性系数的陀螺动力学方程,并进一步研究了该陀螺的阶跃响应及冲击响应规律,对进动角检测系统的设计有指导意义。基于该陀螺采用的无刷直流电机转子径向电极驱动结构,文中分析了驱动磁场对进动转子的力矩作用,即驱动系统对陀螺敏感机理的影响。提出了基于差分电容的陀螺转子进动角检测方法。通过理论分析和建模仿真研究转子进动产生的差分电容与电极板尺寸参数、电极板与转子间距的关系,并以此为指导设计了差分电容结构。针对差分电容检测存在的非线性问题,提出了基于多支持向量回归机的非线性校正算法,并通过基于有序加权平均算子的数据融合减小非线性校正中分段拟合的分段区间之间过渡区域的拟合误差。设计了检测系统,分析了系统噪声源并提出了相应的减噪措施。通过实验测试了陀螺性能,其测量偏差的均值和标准差分别是-0.0055°/s、0.0295°/s,分辨率高于0.1°/s,偏置稳定性达到0.5°/h。
宋洪烈[10](2017)在《基于蝎子缝感受器的仿生应变感知结构制造及性能研究》文中研究表明应变传感器在各领域内应用广泛。作为常见的换能元件,已成为各传感器中最常见的一类敏感元件。在加速度传感器、力传感器、重量传感器等各类传感器中,将应变量转化为电学量输出。此外,随着近年来新型智能材料等领域的研究突破,基于新型感知结构、新型敏感材料,以及电子隧穿效应、场致发射效应和渗流效应等新原理、新工艺的应变传感器成为了研究热点。随着大数据、云计算和物联网等概念的提出以及相关基础技术的进步,各类传感器,特别是柔性传感器件在可穿戴设备、高级人机接口、虚实融合与自然交互等领域作为基础技术和基础部件,得到了广泛关注。在我国近期提出的《“十三五”国家科技创新规划》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》和《中国制造2025》等一系列政策性指导文件中,都提出了“发展自然人机交互技术。其中,重点是智能感知与认知、虚实融合与自然交互和可穿戴等技术研发及应用”。并且,都将“加强新型传感技术与技术的开发”、“加快人机智能交互”列为发展重点。智能传感器是感知外界环境、信息交互和实现“人机共融”的智能化、网络化系统的基础。作为仿生科技的重要一员,仿生传感器是基于生物学原理设计、可感受待测量,并按一定规律转换及输出可用信号的器件或装置。在新检测原理、新感知结构的基础上,它主要由敏感元件、转换元件,以及信号调整电路(或电源)等组成。当前,仿生传感器的设计理念主要涵盖两方面:一是仿生敏感机制,包括敏感结构与敏感材料的仿生设计;二是传感器功能仿生。仿生敏感结构与仿生敏感材料(也被称为仿生智能材料)是发展仿生传感器的核心与基石。本文选取彼得异蝎(Heterormetrus petersii)为生物模本,结合耦合仿生学原理,揭示了蝎子缝感受器的高灵敏振动感知机理;设计、制造了简洁、高效的仿生应变感知结构,并从理论、试验和应用方面进行了相关研究。本文主要研究内容如下:首先,对比分析收集到的各类蝎子标本,选取彼得异蝎为研究的生物模本。综合采用扫描电镜、μ-CT和生物组织超薄切片等多种观测手段,观测了缝感受器表面形貌、三维结构,得到了缝感受器的裂缝宽度、长度和裂缝间隔等特征结构尺寸。采用纳米压痕仪等研究了蝎子缝感受器生物组织材料的力学特性,发现缝感受器外骨骼弹性模量是其皮下组织的9.3倍,呈现外刚内柔的材料力学分布规律。通过分析彼得异蝎缝感受器生物结构和感知功能,发现振动产生的应力应变集中于蝎子缝感受器的裂缝区域,以此揭示了缝感受器的振动感知机理。然后,结合缝感受器结构、特征尺寸和材料特性参数,建立了基于蝎子缝感受器的结构—材料耦合的应力和应变放大模型,即非连续刚性层与柔性层耦合的应力放大模型和砖泥镶嵌刚柔耦合应变放大模型。根据建立的放大模型,揭示了缝感受器振动感知的高灵敏机理,即缝感受器应力和应变的高效放大机理。根据生物原型参数,计算了其放大效能。接着,根据提出的蝎子缝感受器结构—材料耦合模型,分别设计、制造了两种仿生应变感知结构。在纸基底上掩膜印刷制造了仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构,其具有超快反应时间(0.625 ms)、高灵敏系数(647)、低成本(0.13元/个)和可批量制造的优点。在柔性基底贴附铝膜,激光刻蚀出砖泥图案,制造了仿生砖泥镶嵌刚柔耦合应变感知结构,实现了大变形下(140%)的高灵敏系数(97.75)。根据对感知结构设计参数和性能的分析,建立了基于蝎子缝感受器的仿生应变感知结构参数化设计准则。最后,对仿生应变感知结构进行了应用试验。实现了人体运动非接触测量、体征检测和角度检测等功能,并设计制作了相关辅助电路。本文设计制造的仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构灵敏度高、反应时间短,通过检测人体运动产生的振动信号,实现了人体运动的非接触检测。应用试验结果显示,仿生感知结构可靠、有效。
二、Study on the design of anti-sticking structures in MEMS under different forces(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Study on the design of anti-sticking structures in MEMS under different forces(论文提纲范文)
(1)聚苯乙烯基多孔材料注液光滑表面的构建及性能研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 注液型光滑表面 |
1.2 SLIPS的构建方法 |
1.2.1 基材的制备 |
1.2.2 润滑油的选择 |
1.2.3 基材与润滑油之间作用力 |
1.3 SLIPS的应用 |
1.3.1 防粘附 |
1.3.2 防冰防霜 |
1.3.3 防腐蚀 |
1.4 高内相乳液模板法 |
1.4.1 高内相乳液模板法概述 |
1.4.2 高内相乳液聚合的应用 |
1.5 本课题研究目的及意义 |
1.6 论文研究内容 |
1.6.1 PDMS灌注PS-HIPE基光滑表面 |
1.6.2 含氟润滑油灌注PSBM-HIPE基光滑表面 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验原料及测试仪器 |
2.1.1 实验原料 |
2.1.2 原料纯化 |
2.1.3 实验仪器 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 Poly(St-co-DVB)-HIPE(PS-HIPE)的制备 |
2.2.2 Poly(St-BA-MPS)-HIPE(PSBM-HIPE)的制备 |
2.2.3 双疏改性PSBM-HIPE材料的制备 |
2.2.4 润滑油的加载 |
2.3 测试与表征 |
2.3.1 PolyHIPE微观结构 |
2.3.2 硅油PDMS加载量 |
2.3.3 表面润湿性能 |
2.3.4 自清洁性能 |
2.3.5 自修复性能 |
2.3.6 机械性能 |
2.3.7 耐用性能 |
第三章 结果与讨论 |
3.1 引言 |
3.2 PDMS灌注PS-HIPE基光滑表面 |
3.2.1 PS-HIPE的制备及表征 |
3.2.2 多孔材料孔径及硅油粘度对硅油加载的影响 |
3.2.3 硅油的注入对PS-HIPE表面润湿性能的影响 |
3.2.4 硅油粘度对SLIPS性能的影响 |
3.2.5 SLIPS自清洁性能 |
3.2.6 SLIPS自修复性能 |
3.2.7 SLIPS耐用性 |
3.2.8 小结 |
3.3 含氟润滑油灌注PSBM-HIPE基光滑表面 |
3.3.1 引言 |
3.3.2 PSBM-HIPE的制备及表征 |
3.3.3 SiO_2@PSBM-HIPE的制备及表征 |
3.3.4 F-SiO_2@PSBM-HIPE的制备及表征 |
3.3.5 F-SLIPS的构建及性能表征 |
3.3.6 小结 |
第四章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者简介 |
导师简介 |
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
(2)红芽芋收获机设计与研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 课题的研究概况 |
1.3 芋头收获机的研究现状 |
1.3.1 国外芋头机械化收获研究现状 |
1.3.2 国内芋头机械化收获研究现状 |
1.4 红芽芋低机械化收获率中存在的问题 |
1.5 研究内容与技术路线 |
1.5.1 主要研究内容 |
1.5.2 研究方法 |
1.5.3 技术路线 |
1.6 本章小结 |
2 红芽芋物理机械特性的测定与分析 |
2.1 叶柄几何特性测定与分析 |
2.1.1 试验材料 |
2.1.2 试验仪器和测量方法 |
2.1.3 结果分析 |
2.2 叶柄拉伸试验 |
2.2.1 试验材料 |
2.2.2 试验仪器和测量方法 |
2.2.3 结果分析 |
2.3 叶柄静摩擦系数试验 |
2.3.1 试验材料 |
2.3.2 试验仪器和测量方法 |
2.3.3 结果分析 |
2.4 芋头硬度试验 |
2.4.1 试验材料 |
2.4.2 试验仪器和测量方法 |
2.4.3 结果分析 |
2.5 芋头密度试验 |
2.5.1 试验材料 |
2.5.2 试验仪器和测量方法 |
2.5.3 结果分析 |
2.6 本章小结 |
3 红芽芋收获机总体设计 |
3.1 红芽芋种植农艺及收获要求 |
3.1.1 红芽芋种植农艺 |
3.1.2 芋头收获要求 |
3.2 设计要求 |
3.3 整机设计 |
3.3.1 收获方式选择 |
3.3.2 整机技术方案确定 |
3.3.3 整机设计方案 |
3.3.4 工作原理 |
3.3.5 主要技术要求 |
3.4 本章小结 |
4 芋土分离试验 |
4.1 芋土分离基本工作条件 |
4.2 试验目的 |
4.3 试验材料和设备 |
4.4 试验方法与评价指标 |
4.4.1 试验方法 |
4.4.2 评价指标 |
4.5 试验结果及分析 |
5 关键零部件设计 |
5.1 机架设计 |
5.2 挖掘部件的设计 |
5.2.1 振动减阻原理 |
5.2.2 土壤压紧破坏理论 |
5.2.3 土壤粘附理论及降阻方法 |
5.2.4 挖掘铲设计 |
5.2.5 偏心振动机构设计 |
5.3 夹持输送机构的设计 |
5.3.1 夹持机构结构设计 |
5.3.2 夹持机构参数的确定 |
5.4 逐料筛设计 |
5.5 本章小结 |
6 总结和展望 |
6.1 总结 |
6.2 创新之处 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读硕士期间取得的主要学术成就 |
(3)炭黑螺旋给料机的结构优化及模拟(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号说明 |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 国内外螺旋给料机的发展现状 |
1.2.1 国外螺旋给料机的发展现状 |
1.2.2 国内螺旋给料机的发展现状 |
1.2.3 存在的问题 |
1.3 课题的研究方法 |
1.4 研究内容 |
2 炭黑简介及粉体流动性试验 |
2.1 炭黑简介 |
2.1.1 炭黑概述 |
2.1.2 炭黑的分类 |
2.1.3 炭黑的发展 |
2.2 炭黑物性 |
2.2.1 堆积物性 |
2.2.2 可压缩性 |
2.2.3 摩擦性 |
2.2.4 流动性 |
2.3 炭黑粉体流动性试验 |
2.3.1 设备简介 |
2.3.2 测试结果 |
2.3.2.1 流动函数 |
2.3.2.2 有效内摩擦角 |
2.3.2.3 堆积密度 |
2.3.2.4 壁面摩擦角 |
2.3.2.5 水份含量 |
2.3.2.6 粒度测试 |
2.4 通过螺旋加料机预测粉体流动性能 |
2.4.1 设备介绍 |
2.4.2 试验方法 |
2.4.3 结果 |
2.5 本章小结 |
3 螺旋给料机分类及结构 |
3.1 螺旋给料机分类 |
3.1.1 水平螺旋给料机 |
3.1.2 倾斜螺旋给料机 |
3.1.3 垂直螺旋给料机 |
3.2 水平单螺杆螺旋给料机结构 |
3.3 螺旋给料机工作原理 |
3.4 螺旋给料设计规范 |
3.4.1 螺旋直径的设计要求 |
3.4.2 输送量的设计要求 |
3.4.3 螺距分析 |
3.4.4 螺旋最低转速 |
3.4.5 螺旋最大转速 |
3.4.6 输送推进力 |
3.5 螺旋叶片分析 |
3.5.1 按螺旋线展开计算 |
3.5.2 实例验证计算 |
3.6 填料密封设计 |
3.6.1 填料与转轴之间的摩擦力 |
3.6.2 填料箱中的摩擦功率 |
3.6.3 压紧填料所需力 |
3.6.4 填料箱密封所需力 |
3.6.5 填料压紧螺栓所需扭力 |
3.6.6 压紧螺栓扭力 |
3.6.7 实例计算 |
3.6.8 结论 |
3.7 最大挠度计算 |
3.8 螺旋轴疲劳寿命预测 |
3.8.1 疲劳寿命计算 |
3.8.2 结论 |
3.9 本章小结 |
4 叶片厚度对挠度的影响模拟验证 |
4.1 直线型螺旋叶片 |
4.1.1 模型建立 |
4.1.2 定义材料 |
4.1.3 施加约束 |
4.1.4 施加载荷 |
4.1.5 分析结果 |
4.2 其他厚度螺旋叶片模拟情况 |
4.3 折线型螺旋叶片 |
4.4 本章小结 |
5 螺旋给料机的离散单元法模拟 |
5.1 离散单元法简介 |
5.1.1 研究方法 |
5.1.2 DEM的模型假设 |
5.1.3 DEM颗粒单元的属性 |
5.1.4 DEM颗粒简化模型 |
5.1.5 DEM的接触模型 |
5.1.6 DEM的求解过程 |
5.2 建模 |
5.2.1 模型简化原则 |
5.2.2 Creo建模 |
5.3 模拟过程 |
5.3.1 定义材料 |
5.3.2 颗粒参数 |
5.3.3 设置进料口 |
5.3.4 螺杆运动 |
5.3.5 颗粒工厂参数设置 |
5.3.6 环境设置 |
5.4 求解器 |
5.4.1 时间步长 |
5.4.2 设置网格 |
5.4.3 碰撞接触跟踪 |
5.5 后处理模块 |
5.5.1 输送量 |
5.5.1.1 输送量的影响因素 |
5.5.1.2 模拟结果 |
5.5.2 颗粒速度 |
5.5.3 落料量 |
5.5.4 运动轨迹 |
5.5.5 速度矢量图 |
5.5.6 合力矩 |
5.6 本章小结 |
6 螺旋输送实验 |
6.1 实验目的 |
6.2 实验物料 |
6.3 实验过程 |
6.4 数据处理 |
6.5 输送炭黑实验结果 |
6.5.1 输送炭黑N234实验结果 |
6.5.2 输送炭黑N550实验结果 |
6.6 实验结论 |
7 解决粘附问题 |
7.1 目前存在的问题 |
7.2 产生原因 |
7.3 解决办法 |
7.3.1 使用表面涂层降低螺旋表面的表面能 |
7.3.2 加热螺旋 |
7.3.3 不锈钢螺旋 |
7.4 本章小结 |
总结与展望 |
1 论文总结 |
2 论文的不足点 |
3 论文的创新点 |
4 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果 |
(4)基于人工微结构的精密声操控技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
注释表 |
缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 微纳操控技术的研究现状 |
1.2.1 磁场操控技术 |
1.2.2 光镊操控技术 |
1.2.3 电驱动操控技术 |
1.3 声操控技术的研究现状 |
1.4 本文的研究内容及结构安排 |
第二章 基于压电作动的声操控平台设计 |
2.1 压电作动技术 |
2.1.1 压电材料及其本构方程 |
2.1.2 压电作动的基本类型 |
2.1.3 压电作动技术在声操控平台中的应用 |
2.2 声操控平台的总体结构设计 |
2.3 本章小结 |
第三章 声操控平台的结构建模及声流场分析 |
3.1 声操控平台的振动模态分析 |
3.1.1 基板的振动模态分析 |
3.1.2 微结构的振动形式分析 |
3.2 基于摄动理论的声流场分析与建模 |
3.2.1 声流场建模的基本理论 |
3.2.2 声流场的状态方程 |
3.2.3 基于摄动理论声流场的计算方法 |
3.3 有限元模型的建立与分析 |
3.3.1 几何模型的建立 |
3.3.2 材料参数的定义 |
3.3.3 初始载荷的加载及网格划分 |
3.3.4 热粘性声学模块 |
3.3.5 层流模块 |
3.4 本章小结 |
第四章 声操控技术的实验研究 |
4.1 声操控平台的制作工艺与检测方法 |
4.1.1 微结构的制作工艺 |
4.1.2 声操控平台的组装 |
4.1.3 微结构的测试 |
4.1.4 声操控平台的振动测试 |
4.1.5 PDMS微流道的密封测试 |
4.2 声操控平台测试系统的搭建 |
4.2.1 正置荧光显微测试平台的搭建 |
4.2.2 倒置高速显微测试平台的搭建 |
4.2.3 微颗粒运动轨迹的提取方法 |
4.2.4 影响轨迹提取的主要因素 |
4.3 圆形人工微结构的声流场分布 |
4.3.1 声流场有限元分析 |
4.3.2 示踪粒子验证实验 |
4.4 V形人工微结构的声流场分布 |
4.4.1 声流场有限元分析 |
4.4.2 示踪粒子验证实验 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于人机交互的精密声操控技术 |
5.1 LabVIEW开发平台 |
5.1.1 DAQmx数据采集程序 |
5.1.2 NI Vision图像处理程序 |
5.2 基于不同交互方式的开环声操控技术研究 |
5.2.1 工作原理 |
5.2.2 目标任务 |
5.2.3 按键式交互的实现策略及影响因素 |
5.2.4 声音式交互的实现策略及影响因素 |
5.3 基于机器视觉的闭环声操控技术研究 |
5.3.1 目标任务 |
5.3.2 闭环声操控技术的实现方式 |
5.3.3 影响闭环声操控技术精度的关键因素 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文的主要工作与贡献 |
6.2 未来工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(5)基于LabVIEW的仿生原型毫—微牛级二维力测试系统研制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 基于传感器的测力系统 |
1.2.2 基于离心原理的测力系统 |
1.2.3 基于图像处理的测力系统 |
1.3 研究问题的提出 |
1.4 课题的研究内容 |
第2章 毫-微牛级二维力测试系统整体方案设计 |
2.1 测试装置的设计要求 |
2.2 微力测试系统方案确定 |
2.3 悬臂梁形变检测方法 |
2.4 测试系统硬件总体布局 |
2.5 本章小结 |
第3章 测力传感器设计 |
3.1 悬臂梁设计要求 |
3.2 悬臂梁结构设计分析 |
3.3 悬臂梁结构设计方案 |
3.4 平行双簧片悬臂梁计算分析 |
3.4.1 静力学计算 |
3.4.2 弹性形变分析 |
3.5 平行双簧片悬臂梁实物与标定 |
3.6 电涡流位移传感器选择 |
3.7 测力传感器静态分析 |
3.7.1 测力传感器线性度分析 |
3.7.2 测力传感器滞后性分析 |
3.7.3 测力传感器重复性分析 |
3.8 本章小结 |
第4章 采集系统硬件设计及选用 |
4.1 毫-微牛级二维力测试装置总体结构 |
4.2 测试平台及附属机构 |
4.3 测力传感器紧固及过载保护装置 |
4.4 滚珠丝杠及步进电机选用 |
4.5 信号调理模块选用 |
4.6 数据采集卡选用 |
4.7 本章小结 |
第5章 采集系统软件设计 |
5.1 虚拟仪器及LabVIEW简介 |
5.1.1 虚拟仪器简介 |
5.1.2 LabVIEW语言的特点及设计原则 |
5.2 采集系统程序流程 |
5.3 软件程序的总体设计 |
5.4 程序功能分析 |
5.5 用户管理界面的设计 |
5.6 毫-微牛级二维力信息采集系统显示界面前面板设计 |
5.7 毫-微牛级二维力信息采集系统显示界面后面板设计 |
5.7.1 微动平台位置调整的控制编写 |
5.7.2 初始位置调零程序编写 |
5.7.3 数据采集及图像显示程序编写 |
5.8 本章小结 |
第6章 二维力测试系统运行调试 |
6.1 软件硬件的调试 |
6.1.1 硬件设备接线 |
6.1.2 MAX下任务配置 |
6.2 程序的调试方法 |
6.3 程序的试运行 |
6.3.1 用户管理界面试运行 |
6.3.2 毫-微牛级二维力信息采集系统显示界面试运行 |
6.4 毫-微牛级二维力测试系统调试运行 |
6.4.1 法向力、摩擦力测试 |
6.4.2 刺穿阻力测试 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间成果展示 |
致谢 |
(6)石油钻具螺纹应力分析与减摩涂料的开发(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 石油钻具概述 |
1.2.1 石油钻杆 |
1.2.2 石油钻铤 |
1.3 石油钻具接头螺纹的损坏方式及分析 |
1.3.1 钻具接头螺纹断裂 |
1.3.2 钻具螺纹刺漏 |
1.3.3 内螺纹胀扣 |
1.3.4 螺纹粘扣 |
1.4 石油钻具螺纹抗粘扣技术研究 |
1.4.1 石油钻具粘扣现象 |
1.4.2 粘扣机理分析 |
1.4.3 粘扣原因分析 |
1.4.4 石油钻具抗粘扣技术研究现状 |
1.4.5 石油钻具螺纹抗粘扣技术的展望 |
1.5 纳米技术的应用与研究 |
1.6 研究目的及内容 |
1.6.1 研究目的 |
1.6.2 研究内容 |
1.7 本课题研究技术路线 |
2 实验材料及研究方法 |
2.1 纳米铜制备工艺 |
2.2 石油钻具螺纹受力分析的理论基础 |
2.2.1 钻具接头螺纹表面接触应力模型 |
2.2.2 钻具接头螺纹轴向力模型 |
2.2.3 钻具接头螺纹径向力应力模型 |
2.3 石油钻具螺纹有限元分析法理论 |
2.3.1 石油钻具连接螺纹的微分方程 |
2.3.2 钻具螺纹有限元方程的解法 |
2.4 AFRICO的应用性能测试方法 |
2.4.1 涂层摩擦性能检测 |
2.4.2 磨痕断面的微观结构分析 |
2.4.3 AFRICO的全尺寸上卸扣试验 |
2.5 本章小结 |
3 石油钻具螺纹啮合牙齿面上接触压力计算 |
3.1 上扣扭矩作用下的接触压力计算 |
3.1.1 上扣过盈时的计算模型 |
3.1.2 上扣过盈时啮合牙齿面接触压力的实例计算 |
3.2 轴向拉伸载荷下的接触压力计算 |
3.2.1 轴向拉伸载荷下的计算模型 |
3.2.2 轴向拉伸载荷下齿面接触压力的实例计算 |
3.3 上扣扭矩和轴向拉伸载荷共同作用下的接触压力计算 |
3.4 本章小结 |
4 钻具连接螺纹的有限元分析 |
4.1 石油钻具螺纹有限元分析模型的建立 |
4.1.1 三维实体模型和有限元网格划分 |
4.1.2 拉伸试验及材料的力学性能参数 |
4.2 上扣扭矩作用下钻具螺纹受力有限元分析 |
4.3 轴向拉力作用下钻具连接螺纹的有限元分析 |
4.4 上扣扭矩和轴向拉力复合作用下钻具连接螺纹的有限元分析 |
4.5 有限元分析结果与理论计算结果的对比 |
4.6 本章小结 |
5 AFRICO的制备及应用性能 |
5.1 AFRICO的制备 |
5.2 特定载荷下涂层的摩擦系数 |
5.2.1 磷化试样小片的制备 |
5.2.2 涂层的摩擦性能检测 |
5.3 试样磨痕断面上的涂层分布 |
5.4 AFRICO在材质为4145H的钻杆接头上的上卸扣试验 |
5.4.1 利用高温磷化底层+减摩涂料的无螺纹脂干式试验 |
5.4.2 利用喷砂+减摩涂料的上卸扣试验 |
5.5 AFRICO在材质为K55 圆螺纹油套管的上卸扣试验 |
5.5.1 试验方案 |
5.5.2 试验结果及分析 |
5.6 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的科研成果 |
(7)基于唐冠螺壳体结构大豆种子包衣搅拌装置关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
英文摘要 |
1 引言 |
1.1 研究的目的与意义 |
1.2 大豆种子包衣机研究现状分析 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 课题研究内容与方法 |
1.4 技术路线 |
2 大豆包衣机搅拌过程力学分析 |
2.1 搅拌过程整体分析 |
2.2 搅拌叶片微元体速度分析 |
2.3 搅拌叶片微元体加速度分析 |
2.4 搅拌叶片与大豆种子颗粒接触作用力分析 |
2.4.1 Hertz球形颗粒接触理论 |
2.4.2 Mindlin-Deresiewicz理论 |
2.4.3 包衣前大豆种子颗粒受力分析 |
2.4.4 包衣后大豆种子颗粒受力分析 |
2.5 本章小结 |
3 大豆包衣搅拌装置设计 |
3.1 整机结构和工作原理 |
3.2 搅拌装置结构与工作原理 |
3.3 搅拌装置结构设计 |
3.4 基于唐冠螺壳体结构的搅拌叶片设计 |
3.4.1 仿生原理 |
3.4.2 试验样品 |
3.4.3 数据采集处理与曲面重构 |
3.4.4 搅拌叶片试制 |
3.5 本章小结 |
4 包衣后大豆颗粒搅拌过程离散元仿真 |
4.1 搅拌装置仿真参数设计 |
4.2 搅拌区域整体划分 |
4.3 包衣后大豆种子颗粒模型建立 |
4.4 搅拌过程速度矢量图分析 |
4.5 两种搅拌叶片仿真结果对比分析 |
4.6 本章小结 |
5 验证试验 |
5.1 大豆种子包衣处理样机试验 |
5.1.1 试验材料 |
5.1.2 试验仪器与设备 |
5.1.3 仿真结果验证试验 |
5.2 表面张力测量试验 |
5.2.1 试验材料 |
5.2.2 试验仪器与设备 |
5.2.3 试验方案设计 |
5.2.4 两种搅拌叶片试验结果对比分析 |
5.3 大豆种子包衣处理组合试验 |
5.3.1 组合试验方案设计 |
5.3.2 组合试验指标设计 |
5.3.3 试验结果与分析 |
5.4 田间试验 |
5.4.1 试验材料 |
5.4.2 试验地情况 |
5.4.3 试验方法 |
5.4.4 试验结果与分析 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
(8)电容式硅麦克风特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 MEMS麦克风简介 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 MEMS麦克风设计与实现 |
2.1 MEMS麦克风工作原理 |
2.2 MEMS麦克风性能指标 |
2.3 MEMS麦克风仿真设计 |
2.3.1 振膜形变分析 |
2.3.2 自然频率分析 |
2.3.3 吸合电压分析 |
2.3.4 频响曲线分析 |
2.4 MEMS麦克风工艺实现 |
2.4.1 表面微加工技术 |
2.4.2 工艺流程 |
2.5 本章小结 |
第3章 MEMS麦克风关键工艺研究 |
3.1 多晶硅薄膜制作工艺优化 |
3.2 腔体释放工艺优化 |
3.2.1 背腔释放工艺优化 |
3.2.2 微腔释放工艺优化 |
3.3 非晶硅薄膜退火产生气泡问题研究 |
3.3.1 实验设计 |
3.3.2 实验结果与分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 MEMS麦克风测试 |
4.1 电学测试 |
4.1.1 测试设备 |
4.1.2 阻抗匹配测试 |
4.1.3 电容-电压(C-V)测试 |
4.2 声学测试 |
4.2.1 MEMS麦克风封装 |
4.2.2 声学测试平台的搭建 |
4.2.3 测试结果 |
4.3 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录-学术成果 |
(9)磁力自平衡效应转子式微陀螺设计及检测方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究目的和意义 |
1.2 陀螺研究现状及分析 |
1.2.1 机械陀螺的发展 |
1.2.2 微机械陀螺研究现状 |
1.3 液态轴承研究现状 |
1.4 论文的研究内容和组织结构 |
第2章 双自由度陀螺特性研究及基于艾伦方差的误差分析 |
2.1 引言 |
2.2 刚体定点转动力学相关知识 |
2.2.1 坐标系及转动力学重要概念 |
2.2.2 刚体定点转动的欧拉动力学方程 |
2.3 双自由度陀螺的基本特性 |
2.4 双自由度陀螺的动力学特性 |
2.4.1 惯性参考系下的动力学方程 |
2.4.2 动参考系下的动力学方程 |
2.5 基于艾伦方差的误差分析 |
2.6 本章小结 |
第3章 基于低阻尼水膜轴承的陀螺驱动方案研究 |
3.1 引言 |
3.2 驱动模型及模态分析 |
3.2.1 驱动模型 |
3.2.2 模态分析 |
3.3 驱动线圈产生的磁势及转矩 |
3.4 驱动电路设计 |
3.5 利用反电动势信号的闭环驱动 |
3.5.1 反电动势信号的测量 |
3.5.2 转子的低功耗驱动 |
3.6 基于转子球超疏水表面制备的水膜轴承设计 |
3.6.1 超疏水减阻理论 |
3.6.2 转子球上超疏水表面的制备 |
3.6.3 水膜轴承的力学作用 |
3.7 驱动性能评价 |
3.8 本章小结 |
第4章 基于磁力自平衡效应的陀螺敏感机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 球碟转子式微陀螺的结构 |
4.2.1 陀螺的机械结构 |
4.2.2 陀螺关键部件的加工及整体装配 |
4.3 基于双自由度陀螺动力学模型的陀螺响应规律研究 |
4.3.1 双自由度陀螺在典型力矩作用下的响应规律 |
4.3.2 阻尼及弹性力矩对双自由度陀螺响应规律的影响 |
4.4 磁力自平衡效应研究 |
4.4.1 磁路相关知识 |
4.4.2 陀螺转子的磁回复力矩特性研究 |
4.5 陀螺敏感机理研究 |
4.6 驱动力矩对进动转子的作用 |
4.7 本章小结 |
第5章 基于差分电容的进动角检测系统设计 |
5.1 引言 |
5.2 利用差分电容的进动角检测 |
5.3 基于支持向量回归的非线性校正 |
5.4 检测电路设计及系统误差分析 |
5.4.1 检测电路设计 |
5.4.2 机械误差噪声分析 |
5.4.3 检测电路噪声分析 |
5.5 陀螺系统参数辨识 |
5.6 陀螺性能测试 |
5.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(10)基于蝎子缝感受器的仿生应变感知结构制造及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 仿生学与耦合仿生学 |
1.2.1 仿生学 |
1.2.2 生物耦合现象 |
1.2.3 耦合仿生学 |
1.3 生物特异功能表面及其结构 |
1.3.1 生物非光滑减阻脱附功能表面 |
1.3.2 生物抗冲蚀功能表面 |
1.3.3 蝴蝶鳞片陷光防雾功能表面 |
1.3.4 生物亲疏水功能表面 |
1.4 生物感知与仿生感知研究现状 |
1.4.1 生物体表感受器研究现状 |
1.4.2 蝎子体表缝感受器振动/应变感知的研究现状 |
1.5 应变传感器研究现状 |
1.5.1 结构型应变传感器 |
1.5.2 纳米功能材料型应变传感器 |
1.6 本文主要研究内容 |
第2章 蝎子缝感受器功能、形态与机械激励响应 |
2.1 引言 |
2.2 生物模本的选取及蝎子的生物学特性 |
2.2.1 生物模本的选取 |
2.2.2 蝎子感受器分类 |
2.2.3 彼得异蝎(Heterormetrus petersii)生物学特性 |
2.3 彼得异蝎缝感受器位置及外形特征 |
2.3.1 样品制备 |
2.3.2 缝感受器位置 |
2.3.3 缝感受器表面形貌 |
2.4 彼得异蝎缝感受器结构及生物材料力学性能 |
2.4.1 缝感受器三维扫描显微结构 |
2.4.2 缝感受器生物组织超薄切片 |
2.4.3 缝感受器表皮成分 |
2.4.4 缝感受器表皮和皮下组织力学性能 |
2.5 彼得异蝎缝感受器机械刺激响应与振动感知机理 |
2.5.1 缝感受器机械刺激电生理响应 |
2.5.2 缝感受器机械刺激下的形变 |
2.5.3 缝感受器振动感知机理 |
2.6 本章小结 |
第3章 蝎子缝感受器应力和应变放大模型及其放大机理 |
3.1 引言 |
3.2 基于结构—材料耦合的蝎子缝感受器应力和应变放大模型 |
3.2.1 蝎子缝感受器结构—材料二元耦合 |
3.2.2 非连续刚性层与柔性层耦合(应力放大)结构 |
3.2.3 砖泥镶嵌刚柔耦合(应变放大)结构 |
3.3 缝感受器非连续刚性层与柔性层耦合结构的应力放大效应 |
3.3.1 非连续刚性层与柔性层耦合结构应力放大机理 |
3.3.2 非连续刚性层与柔性层耦合结构灵敏度分析 |
3.4 缝感受器砖泥镶嵌刚柔耦合结构的应变放大效应 |
3.4.1 砖泥镶嵌刚柔耦合结构应变放大机理 |
3.4.2 砖泥镶嵌刚柔耦合结构灵敏度分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构性能和机理 |
4.1 引言 |
4.2 仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构制造 |
4.2.1 导电墨水的配置 |
4.2.2 仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构掩膜印刷制造 |
4.3 仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构形貌及材料力学性能 |
4.3.1 仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构形貌特征 |
4.3.2 仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构组成材料力学性能 |
4.4 仿生非连续刚性层与柔性层耦合结构应变感知机理 |
4.4.1 干涸墨水层导电机理和仿生结构应变感知原理 |
4.4.2 仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构应力放大系数 |
4.4.3 仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构反应时间 |
4.5 仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构性能 |
4.5.1 仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构灵敏度 |
4.5.2 仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构反应时间 |
4.5.3 仿生非连续刚性层与柔性层耦合应变感知结构耐久度 |
4.6 本章小结 |
第5章 仿生砖泥镶嵌刚柔耦合应变感知结构性能和机理 |
5.1 引言 |
5.2 仿生砖泥镶嵌刚柔耦合应变感知结构制造 |
5.2.1 仿生砖泥镶嵌刚柔耦合应变感知结构制造 |
5.2.2 仿生砖泥镶嵌刚柔耦合应变感知结构尺寸 |
5.3 仿生砖泥镶嵌刚柔耦合应变感知结构机理和性能测试 |
5.3.1 复合材料导电机理 |
5.3.2 仿生砖泥镶嵌刚柔耦合结构应变感知机理 |
5.3.3 仿生砖泥镶嵌刚柔耦合应变感知结构灵敏度 |
5.3.4 仿生砖泥镶嵌刚柔耦合应变感知结构拉伸耐久度 |
5.4 本章小结 |
第6章 仿生刚柔耦合应变感知结构应用试验 |
6.1 引言 |
6.2 仿生刚柔耦合应变感知结构应用试验 |
6.2.1 编码器转轴角度检测 |
6.2.2 人体运动信号非接触检测 |
6.2.3 人体体征信号检测 |
6.2.4 基于仿生应变感知结构的应变开关元件电路设计 |
6.2.5 仿生砖泥镶嵌刚柔耦合结构拉伸应变检测 |
6.3 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 内容总结 |
7.2 创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
四、Study on the design of anti-sticking structures in MEMS under different forces(论文参考文献)
- [1]聚苯乙烯基多孔材料注液光滑表面的构建及性能研究[D]. 张东. 北京化工大学, 2020(02)
- [2]红芽芋收获机设计与研究[D]. 秦战强. 江西农业大学, 2020(07)
- [3]炭黑螺旋给料机的结构优化及模拟[D]. 董放. 青岛科技大学, 2020(01)
- [4]基于人工微结构的精密声操控技术研究[D]. 赵康东. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [5]基于LabVIEW的仿生原型毫—微牛级二维力测试系统研制[D]. 李云鹏. 河北科技大学, 2019(07)
- [6]石油钻具螺纹应力分析与减摩涂料的开发[D]. 何体财. 西安科技大学, 2019(01)
- [7]基于唐冠螺壳体结构大豆种子包衣搅拌装置关键技术研究[D]. 曲芳. 东北农业大学, 2019(01)
- [8]电容式硅麦克风特性研究[D]. 王俊力. 武汉大学, 2019(06)
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