1 中国电子科技集团 第五十八研究所， 江苏 无锡 214035
2 无锡中微高科电子有限公司， 江苏 无锡 214125
对比封装体不同的热疲劳寿命预测模型，选择适用于微弹簧型陶瓷柱栅阵列(CCGA)封装的寿命预测模型，并对焊点的热疲劳机制进行分析。利用Workbench对焊点进行在温度循环载荷作用下的热疲劳分析。对比不同热疲劳寿命预测模型的结果，表明基于应变能密度的预测模型更适用于微弹簧型CCGA。随后对等效应力、塑性应变、平均塑性应变能密度和温度随时间变化的曲线进行分析，结果表明，在温度保持阶段，焊柱通过发生塑性变形或积累能量来降低其内部热应力水平，减少热疲劳损伤累积；在温度转变阶段,焊柱的应力应变发生剧烈变化，容易产生疲劳损伤。
微弹簧 陶瓷柱栅阵列 热疲劳寿命预测 热疲劳机制 microcoil spring CCGA thermal fatigue life prediction thermal fatigue mechanism
1 武汉理工大学土木工程与建筑学院, 武汉 430070
2 武汉地铁集团, 武汉 430000
3 湖北交投智能检测股份有限公司, 武汉 430000
玄武岩纤维增强复合筋(BFRP筋)碱激发混凝土为海洋环境下混凝土的耐久性提供安全保障。在其中心拉拔试验的基础上, 采用分离式模型, 运用ABAQUS有限元软件进行粘结滑移性能数值模拟与分析。通过试验数据, 得出适用于BFRP筋碱激发混凝土的粘结滑移本构模型以及碱激发混凝土的塑性损伤模型, 构建了基于非线性弹簧单元的数值模型, 试验结果与计算结果吻合程度较好, 验证了模型的准确性。试验与模拟结果表明: 粘结长度为2.5d、5d(d为BFRP筋直径)的试件均发生筋材拔出破坏, 粘结长度为10d的试件均发生劈裂破坏; BFRP筋与碱激发混凝土之间的粘结应力分布并不均匀, 随着粘结长度和筋材直径的增大, 极限粘结强度逐渐减小; 当BFRP筋直径d=12 mm, 粘结长度为2.5d、5d和10d的碱激发混凝土试块极限粘结强度分别为13.92 MPa、13.56 MPa和12.60 MPa, 较相同粘结长度的普通混凝土试件, 其极限粘结强度分别提高6.58%、10.97%和9.76%。
玄武岩纤维增强复合筋 碱激发混凝土 粘结性能 粘结滑移本构模型 塑性损伤模型 非线性弹簧单元 basalt fiber reinforced polymer bar alkali activated concrete bond performance bond slip constitutive model plastic damage model nonlinear spring element
为了能够控制低频噪声，设计了一种二维连接板式声子晶体。运用有限元法计算了该结构的色散曲线及位移场。结果表明，所设计结构在29.37~354.07 Hz存在带隙。与文献模型相比，该结构的起始频率更低，带隙更宽，说明连接板结构声子晶体更容易获得低频带隙。通过位移场的振动模态分析，并结合质量-弹簧模型，解释了带隙产生的原因。在此基础上，讨论了连接板宽度和硅橡胶包覆层开孔半径大小对带隙的影响，随着连接板的宽度减小以及硅橡胶包覆层上孔的半径减小，该结构的带隙逐渐变宽。
声子晶体 局域共振 低频带隙 减振降噪 二维连接板式 质量-弹簧模型 phononic crystal local resonance low frequency band gap noise and vibration reduction two-dimensional connecting plate mass spring model
西南交通大学 机械工程学院, 四川 成都 610031
该文提出了一种加装限位弹簧的机械式非线性多稳态悬臂梁压电俘能结构, 建立了该系统的机电耦合方程, 并分析该系统在简谐激励下的运动状态和俘能特性。对系统弹性恢复力及势能函数的分析表明, 加装限位弹簧可以增大弹簧刚度, 减小势能函数的势阱深度, 易于实现系统的阱间运动, 从而增大了俘能器的工作带宽。
能量采集 限位弹簧 简谐激励 机械式结构 工作宽带 energy harvesting spring stopper harmonic excitation mechanical structure operating broadband
1 电梯智能运维重庆市高校工程中心, 重庆 402260
2 重庆理工大学 智能光纤感知技术重庆市高校工程研究中心, 重庆市光纤传感与光电检测重点实验室, 重庆 400054
3 重庆第二师范学院 旅游与服务管理学院,重庆 400065
为了实现车辆质量实时、动态、准确地监测, 利用弹簧隔振器、塑料光纤及钢板构建了一种新型的质量实时监测光纤传感器。车辆质量信息采用光纤螺旋区域进行感知,隔振器通过螺丝对称地安装在高强度、高韧性钢板的4个角落, 螺旋光纤传感器固定在钢板的中心位置。实验研究了光纤螺旋圈数、光纤直径及车辆行驶速度对光纤传感器测量结果产生的影响, 以及传感器受车辆碾压后输出信号随时间的变化关系。研究发现, 当传感器光纤直径为2 mm, 传感器螺旋间距为20 mm, 传感器螺旋圈数为3圈, 车辆质量为1 143~3 279 kg, 车速为5~130 km/h时, 传感器输出信号与质量间具有线性关系, 最大相对误差为9.2%。
塑料光纤 弹簧隔振器 传感器 质量 实时动态监测 plastic optical fiber spring isolator sensor weight real-time dynamic monitoring
强激光与粒子束
2020, 32(7): 072001
在直线压缩机的应用中, 柔性弹簧在活塞轴向周期运动中维持其径向无偏移, 它能控制压缩活塞与汽缸之间的微小间隙, 从而实现了活塞与汽缸之间无油润滑的气体间隙密封技术。本文基于对柔性弹簧及其叠装组件的有限元分析, 分析不同柔性弹簧厚度、叠装片数、叠装间距等布置方式对柔性弹簧轴向和径向刚度的影响, 特别对叠装组件的抗弯性能进行了建模分析。分析得出的结论可以用于指导柔性弹簧叠装组件的设计, 可以有效提高叠装组件在直线压缩机上的径向支撑性能。
柔性弹簧 有限元分析 空间布置方式 抗弯性能 flexure spring, component finite element analysis,
1 沈阳理工大学 机械工程学院, 沈阳 110159
2 沈阳理工大学 装备工程学院, 沈阳 110159
3 中国科学院 沈阳自动化研究所 机器人学国家重点实验室 中国科学院机器人与智能制造创新研究院, 沈阳 110016
以六轮腿复合式移动平台为研究对象, 利用虚拟样机技术对移动平台在崎岖路面上行驶进行仿真, 得出移动平台运动中稳定性的不足, 以提高整体稳定性为目的, 对扭杆弹簧进行优化改进, 使移动平台的性能达到最佳状态, 最终得到的优化结果可为制造业的实际生产和完善提供参考依据。
移动平台 扭杆弹簧 优化 仿真 稳定性 mobile platform torsion bar spring optimization simulation stability
孟立新 1,2,3,*孟令臣 1,3李小明 1,2,3张家齐 1,2,3[ ... ]张立中 1,2,3
1 长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学 空地激光通信技术国防重点学科实验室, 吉林 长春 130022
3 长春理工大学 机电工程学院, 吉林 长春 130022
针对星载激光通信端机伺服转动系统在轨期间多次锁紧/解锁需求, 提出了一种基于形状记忆合金(SMA)丝的可重复锁紧/解锁机构。首先, 分析了重复锁紧/解锁机构利用弹簧分力实现锁紧和SMA丝输出回复应力实现解锁的工作原理, 利用杠杆原理优化了锁紧力与锁紧位移; 其次, 仿真分析了锁紧力与解锁力之间的平衡关系, 以及锁紧力对整机模态的影响; 最后, 研制了原理样机, 实验验证了解锁力、解锁时间与供电电流的关系、重复锁紧/解锁功能, 以及高温、振动等航天环境对锁紧机构可靠性影响等问题。实验结果显示, 该机构可提供1 000 N锁紧力, 在输入12 V/3 A电源时, 最大解锁时间不超过2 s, 在环境温度90 ℃以下可保证稳定可靠锁紧, 并可实现多次重复锁紧/解锁。该机构具有轻小型、低冲击、可重复、低功耗优点, 满足星载激光通信端机多次锁紧/解锁需求, 应用潜力巨大。
解锁机构 记忆合金丝 可重复 弹簧 解锁力 unlocking mechanism memory alloy wire repeatable spring unlocking force
