压膜阻尼作用下微机械谐振器动力学分析 被引量：7

1

作者 张琪昌 周凡森 王炜 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第17期124-130,共7页

静电驱动微机械谐振器由于其高频率、低功耗和小型化被广泛应用于工作在空气中和液体中的化学传感器和生物物种传感器中。对于微机械谐振器,作为表面效应的空气阻尼以及三次非线性静电刚度会显著影响器件的动态响应特性。通过压膜阻尼理... 静电驱动微机械谐振器由于其高频率、低功耗和小型化被广泛应用于工作在空气中和液体中的化学传感器和生物物种传感器中。对于微机械谐振器,作为表面效应的空气阻尼以及三次非线性静电刚度会显著影响器件的动态响应特性。通过压膜阻尼理论,探究了双端固支梁在自由振动过程中由于环境压力引起的空气阻尼和三次非线性静电刚度对微梁的运动形态、谐振响应等性能参数的影响,发现了双极板微谐振器振动特性与环境压力以及立方非线性静电刚度的关系。结果表明:环境压力的增加会使微机械谐振器的共振频率增加,振动的幅值以及共振漂移的幅度减小。微机械谐振器在小位移振动时,通过对幅频曲线的分析发现,三次非线性静电刚度会使微机械谐振器表现出或软或硬的非线性特性且不可忽略。 展开更多

关键词 微机械谐振器 压膜阻尼 环境压力

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考虑边缘效应的MEMS梳齿谐振器的静动力学特性分析 被引量：4

2

作者 马贺冲 张琪昌 +1 位作者 陈涛 李磊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第13期71-77,84,共8页

MEMS梳齿谐振器是一种高精度微机械电子元件,广泛应用在航天航空、精密测量、国防军事、通讯等领域,其静动力学问题受到研究人员的广泛关注。静电激励力是研究MEMS动力学的基础,但由于梳齿高纵深比的结构特性,其静电力存在很强的边缘效... MEMS梳齿谐振器是一种高精度微机械电子元件,广泛应用在航天航空、精密测量、国防军事、通讯等领域,其静动力学问题受到研究人员的广泛关注。静电激励力是研究MEMS动力学的基础,但由于梳齿高纵深比的结构特性,其静电力存在很强的边缘效应现象。采用最小二乘法拟合了在边缘效应基础上梳齿结构静电力的模型,分析了边缘效应对MEMS梳齿谐振器动力学行为的影响。探讨了梳齿微谐振器的横向稳定性、谐振频率、软硬特性的区分标准以及线性过渡现象的参数表达式。结果表明:边缘效应模型导致系统稳定区间减小,经典模型高估了微梳齿谐振器的振动稳定性;边缘效应会导致系统固有频率的减小,软化行为增强,线性过渡电压减小;随着梳齿初始间距的增大,系统的线性过渡下的最优设计电压逐渐变大,对应谐振频率逐渐减小。 展开更多

关键词 梳齿 边缘效应 最小二乘拟合 稳定性

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考虑散货影响的重载敞车模态计算方法 被引量：3

3

作者 于跃斌 王婧 +2 位作者 张琪昌 李向伟 李强 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期1154-1159,共6页

为研究包含散体货物及厢壁相互作用这类复杂接触关系的敞车模态特性,考虑散体特殊的物理性质,结合滑裂面理论及巴西果效应,将散体划分为材料属性不同的3个区域,提出了包含散体的重载敞车有限元模拟方法.首先将空车模态计算结果与实验结... 为研究包含散体货物及厢壁相互作用这类复杂接触关系的敞车模态特性,考虑散体特殊的物理性质,结合滑裂面理论及巴西果效应,将散体划分为材料属性不同的3个区域,提出了包含散体的重载敞车有限元模拟方法.首先将空车模态计算结果与实验结果进行比较,证明了车体模型的正确性;然后在空车模型的基础上添加散体的模拟,通过与重车实验结果对比发现,有限元模拟结果可以得到完整的振型,振型顺序与实验一致,验证了本文散体模拟方式的正确性,可用于车体的结构设计,并讨论了散体对车辆模态的影响:散体的存在使得相同振型对应的频率降低,且弹性体振型显著减少. 展开更多

关键词 模态计算 有限元法 重载敞车 耦合系统 结构振动

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时滞控制下的微梳状驱动器动力学研究 被引量：3

4

作者 张琪昌 任环 韩建鑫 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第18期40-45,共6页

在微梳状驱动器的直、交流两种驱动电压中,加入时滞速度反馈,建立了时滞影响下的微梳状驱动器的单自由度模型。假设驱动器以微小振幅振动,将含速度时滞反馈的静电驱动力进行泰勒近似展开,应用多尺度法得到时滞参数影响下系统的幅频响应... 在微梳状驱动器的直、交流两种驱动电压中,加入时滞速度反馈,建立了时滞影响下的微梳状驱动器的单自由度模型。假设驱动器以微小振幅振动,将含速度时滞反馈的静电驱动力进行泰勒近似展开,应用多尺度法得到时滞参数影响下系统的幅频响应方程;驱动频率在共振频率附近时,系统非线性振动随时滞参数改变时发生跳跃现象;不同的直流电压等物理参数状态下的系统振动频率和软硬特性不同,可以通过改变时滞参数控制不同物理参数下的系统的振动的稳定范围和幅值。经过计算并使用数值方法验证了结论,正时滞参数引起系统振动失稳,负时滞参数可使振动幅值跳跃现象消失。 展开更多

关键词 微梳状结构 时滞反馈 控制 非线性振动

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C_(70E)型通用敞车模态计算研究 被引量：1

5

作者 张琪昌 王婧 +2 位作者 于跃斌 李向伟 吕大力 《机车车辆工艺》 2016年第A01期47-48,51,共3页

为深入研究重载货车的动力学特性,以C_(70E)型通用敞车为研究对象,在实车装配模型的基础上建立了整车的力学仿真模型,并应用模态分析法对结构的有限元模型进行了计算,得到了结构的前11阶固有频率及相应的振型(其中包括8阶弹性体振型和3... 为深入研究重载货车的动力学特性,以C_(70E)型通用敞车为研究对象,在实车装配模型的基础上建立了整车的力学仿真模型,并应用模态分析法对结构的有限元模型进行了计算,得到了结构的前11阶固有频率及相应的振型(其中包括8阶弹性体振型和3阶刚体振型),通过与试验结果的对比可以看出,刚体模态计算误差最大为12.27%,弹性体模态的计算结果最大误差仅为6.80%,表明模型及边界约束处理的准确性较好,建立仿真模型的方法是科学、可行的。 展开更多

关键词 结构振动 模态分析 ANSYS软件 铁路重载货车

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三优设计技术与32m^2双层谐振筛的研发

6

作者 高亚平 曹树谦 +1 位作者 林建 陈予恕 《选煤技术》 CAS 北大核心 2009年第4期37-40,共4页

提出了谐振筛设计的三优设计技术(非线性参数优化、刚度优化和动强度优化),并利用三优设计技术,设计、制作了32m2双层谐振筛,实际生产运行状况表明,该谐振筛设计参数合理,运行状态良好。

关键词 三优设计技术 双层谐振筛 刚度分析 模态

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缓冲结构对静电驱动微桥动力学特性的影响

7

作者 张琪昌 陈涛 王炜 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期674-680,共7页

可动部件是微机电系统(MEMS)工作的关键,微桥作为主要的可动部件,其动力学特性引起了研究人员的广泛关注.即使是设计精准的微桥结构,也会因为残余应力而不可避免地改变初始形态,设计缓冲结构是减少残余应力影响的重要方法.基于欧拉-伯... 可动部件是微机电系统(MEMS)工作的关键,微桥作为主要的可动部件,其动力学特性引起了研究人员的广泛关注.即使是设计精准的微桥结构,也会因为残余应力而不可避免地改变初始形态,设计缓冲结构是减少残余应力影响的重要方法.基于欧拉-伯努利梁理论建立的微桥动力学模型,采用多尺度方法进行摄动分析,探讨初始形态、基板与极板间隙、直流偏置电压和交流激励电压幅值对系统共振频率和幅频响应的影响规律.结果表明:初始挠形、直流偏置电压和交流激励电压都具有软化效应,使共振频率漂移到较小的数值范围,且随着拱高增加或基板与极板间隙减小,软化效应增强,随着微拱曲率增大,软化效应减弱;缓冲结构可以削弱软化效应,缓冲结构的褶皱数量在2个以上时削弱效果变化不大,双侧翘曲缓冲结构削弱软化效应的能力强于单侧翘曲缓冲结构. 展开更多

关键词 微桥 初始形态 缓冲结构 多尺度法

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先天性眼球震颤眼球运动波形的相图特点分析 被引量：2

8

作者 杜娟 史学锋 +2 位作者 张伟 吴志强 赵堪兴 《中华实验眼科杂志》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期330-334,共5页

背景先天性眼球震颤患者的眼球运动波形表现各异，其时间动力学的非线性特征复杂，常规的时间序列波形图不便于对患者进行临床诊断及评估。眼球运动系统是非线性反馈控制系统，而相图法是一种用于描绘非线性系统运动特征的分析技术，但... 背景先天性眼球震颤患者的眼球运动波形表现各异，其时间动力学的非线性特征复杂，常规的时间序列波形图不便于对患者进行临床诊断及评估。眼球运动系统是非线性反馈控制系统，而相图法是一种用于描绘非线性系统运动特征的分析技术，但相图法在先天性眼球震颤检测中的应用尚未见报道。目的尝试建立先天性眼球震颤眼球运动波形的相图法分析技术，为先天性眼球震颤的临床诊断与定量评估提供新的方法。方法采用前瞻性病例观察设计，纳入2012年4月至2013年2月在天津市眼科医院就诊的25例先天性眼球震颤患者，其中先天性运动性眼球震颤（CMN）患者12例，隐性眼球震颤（LN）患者13例。所有患者行视频眼动图（VOG）检查，对VOG数据进行格式转换后，采用Matlab程序对数据进行处理，得到每个眼动波形周期的相位图，并从相位图上测得周期位移（CPS）、慢相峰值速度（SPV）及其标准化值（SSPV）、快相峰值速度（FPV）及其标准化值（SFPV）。比较先天性眼球震颤波形速度递增型和速度递减型的测量参数。结果先天性眼球震颤的眼球运动相图呈现周期性规律性往复运动轨迹，其慢相过程表现为密集带状轨迹，快相过程表现为稀疏环状轨迹。CMN的眼球运动波形以速度递增型为主，而LN的眼球运动波形以速度递减型为主，2种波形相图轨迹走行均呈顺时针方向。速度递增型CPS、SPV及FPV分别为（4．646±1．565）、（223．821±114．049）和（767．481±263．560）°／s，速度递减型CPS、SPV及FPV分别为（9．373±4．189）、（357．531±154．300）和（1148．706±541．362）°／s；速度递增型中SPV和FPV与CPS间均呈显著正相关（rFPV-CPS=0．685，P=0．000；rFPV-CPS=0．680，P=0．000）；速度递减型中SPV和FPV与CPS间均呈显著正相关（rFPV-CPS＝0.783，s=0．783，P=0．000；rFPV-CPS=0．803 展开更多

关键词 先天性眼球震颤/诊断 病理性眼球震颤/先天性 运动觉 眼球运动测定 相图 视频眼 动图 眼扫视 人

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基于非线性能量阱的双频激励非线性系统减振 被引量：7

9

作者 孙斌 吴志强 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2017年第11期1240-1250,共11页

针对某型民用航空发动机双频带激励特点,建立了单自由度线性振子耦合非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)的动力学模型.根据典型双转子发动机在巡航状态下低、高特征频率比(1∶4.74),为系统设定双频带简谐外激励.利用四阶Runge-Ku... 针对某型民用航空发动机双频带激励特点,建立了单自由度线性振子耦合非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)的动力学模型.根据典型双转子发动机在巡航状态下低、高特征频率比(1∶4.74),为系统设定双频带简谐外激励.利用四阶Runge-Kutta算法,研究了耦合NES振子时系统的振动抑制特征,并从外激励频率对系统主振子动能、系统总体能量的影响等方面,与未耦合NES系统、耦合线性动力吸振器两种情况下的数值计算结果进行对比分析.研究结果表明NES对双频带外激励具有更好的振动抑制效果。 展开更多

关键词 NES 民用航空发动机 双频带 振动抑制

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一种建立非完整系统运动方程的新方法

10

作者 陈纬庭 张素侠 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2018年第10期67-74,共8页

本文提出了一种不基于任何变分原理而建立非完整系统基本运动方程的新方法.利用动力学方程与广义坐标的选取以及非完整约束函数选取的无关性,结合矩阵的乘积规则,提出了用于表述力学系统协变性的双指标张量分析方法;将力学系统的首次积... 本文提出了一种不基于任何变分原理而建立非完整系统基本运动方程的新方法.利用动力学方程与广义坐标的选取以及非完整约束函数选取的无关性,结合矩阵的乘积规则,提出了用于表述力学系统协变性的双指标张量分析方法;将力学系统的首次积分等效为作用在系统上的非完整约束,说明了非完整系统的自洽性,进而根据非完整系统的运动方程在首次积分约束下的不变性、非完整约束反力在广义坐标和等效非完整约束函数组变换下的不变性,反推出了非完整约束反力所必须满足的形式,以此建立了非完整系统的基本运动方程.本文提出的方法完全基于非完整系统的自洽性与协变性,不仅没有使用任何先验的D’Alembert-Lagrange, Gauss, Jourdian或Hamilton变分原理,而且还为非完整系统Chetaev条件的成立提供一个合理的解释,并且从自洽性的角度说明了基于Hamilton原理所导出的Vakonomic力学不是非完整系统的合理模型. 展开更多

关键词 首次积分 非完整约束 自洽性 Udwadia—Kalaba方程 Chetaev条件

原文传递

抗弯刚度对盐溶液中DNA构型的影响（英文）

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作者 王永昭 张琪昌 王炜 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第8期1-3,9,共4页

作为DNA连续体模型,界面压力下的弹性杆模型被作为研究盐溶液中DNA平衡构型。研究界面牵引力,盐离子浓度的变化和抗弯刚度变化对构型影响。结果显示DNA凝缩主要受界面牵引力和抗弯刚度影响,随着抗弯刚度的变化,DNA将经历从初始构型到凝... 作为DNA连续体模型,界面压力下的弹性杆模型被作为研究盐溶液中DNA平衡构型。研究界面牵引力,盐离子浓度的变化和抗弯刚度变化对构型影响。结果显示DNA凝缩主要受界面牵引力和抗弯刚度影响,随着抗弯刚度的变化,DNA将经历从初始构型到凝缩构型的一系列变化,螺旋型构型的出现与实验中观察现象一致。 展开更多

关键词 界面牵引力 凝缩构型 离子浓度 各向异性

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