書籍信息
•書名引信MEMS 微彈性元件設計基礎
•書號978-7-118-07812-1
•作者隋麗等
•出版時間2016年3月
•譯者
•版次1版1次
•開本16
•裝幀平裝
•出版基金
•頁數258
•字數374
•中圖分類TJ430.2
•叢書名現代引信技術叢書
•定價89.00
內容簡介
本書從基本理論出發，對主要微彈性元件（微彈簧、微閉鎖機構等）的設計 計算方法做了比較系統的分析和推導，以期使設計人員對其有比較全面系統的了 解，從而達到正確和靈活運用這些方法的目的。書中對一些特殊結構的微彈簧設計計算方法進行了研究和完善，如壓縮型微彈簧、變剛度微彈簧等。此外，本書還對微彈性元件的試驗方法進行了介紹。本書讀者對象為引信專業高年級本科生、研究生以及從事引信MEMS 器件設計的工程技術人員。
目錄
第1章緒論……………………………………………………………………1
1.1引信MEMS安全系統簡介……………………………………………1
1.1.1引信安全系統的定義及組成…………………………………2
1.1.2引信MEMS安全系統的組成…………………………………3
1.1.3引信MEMS安全系統的研究現狀……………………………5
1.1.4引信MEMS安全系統的特點…………………………………7
1.2引信微彈性元件的分類…………………………………………………8
1.2.1微彈性梁………………………………………………………9
1.2.2微彈簧…………………………………………………………11
1.2.3微閉鎖機構……………………………………………………15
1.3本章小結…………………………………………………………………19
第2章微彈簧變形特性基礎研究…………………………………………20
2.1常規彈簧的性能指標……………………………………………………20
2.1.1彈簧的特性線和剛度…………………………………………21
2.1.2彈簧的變形能…………………………………………………22
2.1.3彈簧的自振頻率………………………………………………22
2.2引信中傳統彈簧與微彈簧的區別………………………………………23
2.2.1使用方法不同…………………………………………………24
2.2.2固定方式不同…………………………………………………27
2.2.3彈簧的性能參數不同…………………………………………28
2.3微彈簧的工作模式及結構形態…………………………………………29
2.3.1微彈簧在軸向的拉伸(壓縮)變形…………………………29
2.3.2微彈簧的徑向變形……………………………………………30
2.3.3微彈簧的法向變形……………………………………………31
2.4基於能量法的微彈簧剛度公式推導……………………………………31
2.4.1能量法概述……………………………………………………32
2.4.2不同工作模式下L形微彈簧的剛度係數……………………33
2.4.3不同工作模式下S形微彈簧的剛度係數……………………39
2.5基於單位載荷法的微彈簧剛度公式推導………………………………42
2.5.1L形微彈簧的剛度係數推導…………………………………42
2.5.2S形微彈簧的剛度係數推導…………………………………47
2.6微彈簧結構形狀與剛度係數的關係……………………………………50
2.6.1基本結構展開長度相同………………………………………51
2.6.2基本結構整體寬度相同………………………………………55
2.7本章小結…………………………………………………………………58
第3章微彈簧的結構變異性設計…………………………………………59
3.1變截面微彈簧設計與分析………………………………………………59
3.1.1等強度梁的設計方法…………………………………………60
3.1.2變截面L形微彈簧的設計與分析……………………………62
3.1.3變截面S形微彈簧的設計與分析……………………………66
3.2非規則微彈簧設計及分析………………………………………………67
3.2.1非規則L形微彈簧的設計與分析……………………………68
3.2.2非規則S形微彈簧的設計與分析……………………………72
3.3本章小結…………………………………………………………………74
第4章變剛度微彈簧的設計…………………………………………………75
4.1螺旋彈簧變剛度實現方法………………………………………………75
4.1.1不等節距螺旋彈簧……………………………………………76
4.1.2圓錐形螺旋彈簧………………………………………………76
4.1.3變中徑螺旋彈簧………………………………………………77
4.1.4圓錐渦卷螺旋彈簧……………………………………………77
4.1.5組合式變剛度螺旋彈簧………………………………………78
4.2變剛度微彈簧的設計思路………………………………………………79
4.3變剛度微彈簧的設計與性能分析………………………………………81
4.3.1帶有接觸對的變剛度微彈簧設計與分析……………………81
4.3.2改進的變剛度微彈簧設計與分析……………………………84
4.3.3串聯結構的變剛度微彈簧設計與分析………………………87
4.3.4變剛度微彈簧特性曲線的三種形式…………………………94
4.4變剛度微彈簧在引信後坐保險機構中的套用探討……………………94
4.4.1後坐保險與平時安全的矛盾問題……………………………94
4.4.2變剛度微彈簧在後坐保險機構中的套用思路………………97
4.4.3變剛度微彈簧在火箭彈引信後坐保險機構中的套用
舉例……………………………………………………………99
4.5本章小結………………………………………………………………105
第5章壓縮微彈簧的穩定性分析…………………………………………107
5.1結構的穩定性…………………………………………………………107
5.1.1穩定性研究概述……………………………………………107
5.1.2結構穩定性的基本概念……………………………………108
5.1.3穩定問題的類型……………………………………………110
5.1.4失穩判斷準則………………………………………………113
5.2壓縮微彈簧的軸向臨界失穩變形公式………………………………114
5.3基於有限元的微彈簧穩定性分析方法………………………………117
5.3.1仿真思路……………………………………………………117
5.3.2仿真過程……………………………………………………117
5.3.3微彈簧屈曲的基本形式……………………………………120
5.4結構尺寸對失穩力的影響……………………………………………121
5.4.1厚度對失穩力的影響………………………………………121
5.4.2彈簧節數對失穩力的影響…………………………………124
5.4.3橫樑寬度對失穩力的影響…………………………………125
5.4.4線寬對失穩力的影響………………………………………126
5.4.5內彎半徑對失穩力的影響…………………………………127
5.5其他因素對微彈簧穩定性的影響……………………………………129
5.5.1邊界條件對微彈簧穩定性的影響…………………………129
5.5.2結構形態對微彈簧穩定性的影響…………………………131
5.6本章小結………………………………………………………………133
第6章微彈簧的最佳化設計…………………………………………………134
6.1微彈簧最佳化設計的過程………………………………………………134
6.1.1設計變數……………………………………………………135
6.1.2約束條件……………………………………………………136
6.1.3目標函式……………………………………………………137
6.1.4結構最佳化設計的數學模型…………………………………137
6.1.5微彈簧最佳化數學模型的形成………………………………138
6.2微彈簧的參數化建模…………………………………………………139
6.2.1UG二次開發技術……………………………………………140
6.2.2UG參數化設計模組的開發方法……………………………141
6.2.3UG參數化設計模組的開發思路……………………………142
6.2.4參數化設計模組的工作流程………………………………142
6.2.5基於UG的三維參數化特徵建模……………………………143
6.2.6參數化驅動的實現…………………………………………146
6.3微彈簧的參數化有限元分析…………………………………………147
6.3.1ANSYS參數化設計語言……………………………………148
6.3.2有限元自動分析模組開發思路與方法……………………149
6.3.3有限元自動分析模組的工作流程…………………………149
6.3.4生成輸入檔案(UpdateInputFile.exe)……………………151
6.3.5ANSYS特徵值屈曲分析(ModelAnalysis.exe)…………152
6.3.6結果讀取(ReadResult.exe)………………………………152
6.3.7參數化有限元自動分析模組特點…………………………152
6.4參數化建模與仿真系統的集成………………………………………153
6.4.1MATLAB簡介………………………………………………154
6.4.2集成過程……………………………………………………155
6.4.3參數化建模與仿真系統運行實例…………………………156
6.5微彈簧結構穩定性的最佳化設計………………………………………157
6.5.1問題分析……………………………………………………157
6.5.2數學模型的建立……………………………………………158
6.5.3基於MATLAB的最佳化設計…………………………………159
6.5.4最佳化結果……………………………………………………162
6.6本章小結………………………………………………………………162
第7章微閉鎖機構的設計方法……………………………………………163
7.1微閉鎖機構的動作原理及典型結構…………………………………163
7.1.1MEMS微閉鎖的動作原理…………………………………163
7.1.2初始定位閉鎖機構…………………………………………165
7.1.3終止定位閉鎖機構…………………………………………166
7.2初始定位閉鎖機構設計………………………………………………168
7.2.1豎直力作用下變截面懸臂樑的撓度計算公式……………169
7.2.2水平力作用下變截面懸臂樑的撓度計算公式……………171
7.2.3總拔出力……………………………………………………173
7.2.4強度分析……………………………………………………173
7.3終止定位閉鎖機構設計………………………………………………174
7.3.1模式Ⅰ終止定位閉鎖機構分析……………………………174
7.3.2模式Ⅱ終止定位閉鎖機構分析……………………………177
7.3.3模式Ⅲ終止定位閉鎖機構分析……………………………179
7.3.4三種模式終止定位閉鎖機構的分析與比較………………183
7.4終止定位閉鎖機構的動力學仿真……………………………………183
7.4.1後坐保險機構的結構及尺寸………………………………183
7.4.2後坐保險機構的有限元模型………………………………185
7.4.3基於模式II－1閉鎖機構的後坐保險機構仿真結果………187
7.4.4基於模式Ⅲ閉鎖機構的後坐保險機構仿真結果…………190
7.5本章小結………………………………………………………………197
第8章微彈性元件試驗方法………………………………………………198
8.1微彈性元件的幾何尺寸檢測…………………………………………198
8.2微彈性元件材料力學性能檢測………………………………………203
8.2.1MEMS材料力學性能檢測的必要性………………………203
8.2.2MEMS材料力學性能檢測方法……………………………205
8.3微拉伸法測量材料力學性能…………………………………………207
8.3.1試驗裝置與試驗原理………………………………………207
8.3.2微拉伸試樣的結構設計……………………………………210
8.3.3試驗結果及分析……………………………………………214
8.4壓痕法測量材料力學性能……………………………………………217
8.4.1試驗裝置及試驗原理………………………………………217
8.4.2試驗結果及分析……………………………………………219
8.4.3拉伸法與壓痕法的比較……………………………………224
8.5本章小結………………………………………………………………225
第9章微彈簧的疲勞特性檢測……………………………………………226
9.1彈簧疲勞特性研究的理論基礎………………………………………226
9.1.1變應力的類型和特性………………………………………227
9.1.2疲勞曲線……………………………………………………228
9.1.3影響彈簧疲勞強度的因素…………………………………229
9.1.4微彈簧疲勞失效概述………………………………………230
9.2微彈簧疲勞試驗方案…………………………………………………231
9.2.1試驗裝置……………………………………………………231
9.2.2試驗輸入……………………………………………………232
9.3試驗結果及分析………………………………………………………232
9.3.1S形微彈簧疲勞試驗結果……………………………………232
9.3.2W形微彈簧疲勞試驗結果…………………………………234
9.3.3長城形微彈簧疲勞試驗結果………………………………235
9.3.4試驗結果分析………………………………………………236
9.3.5微彈簧的疲勞斷裂位置分析………………………………237
9.4本章小結………………………………………………………………238
附錄………………………………………………………………………………239
附錄1UpdateGeoModel程式……………………………………………239
附錄2apdl_refresh程式…………………………………………………246
附錄3ansys_start程式……………………………………………………249
附錄4ReadResult程式……………………………………………………250
附錄5ObjFunc函式………………………………………………………252
附錄6ModifyInputFile函式………………………………………………253
附錄7ReadOutput函式……………………………………………………254
附錄8OptModel函式……………………………………………………254
附錄9ObjCon函式………………………………………………………255
參考文獻………………………………………………………………………256"
