国家自然科学基金(50975075)
- 作品数：25 被引量：62H指数：4
- 相关作者：黄强先刘永刚赵阳尤焕杰袁丹更多>>
- 相关机构：合肥工业大学河南科技大学安徽建筑大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金河南省基础与前沿技术研究计划项目国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：机械工程电子电信电气工程自动化与计算机技术更多>>
- 基于PVDF扫描测头的电路系统构建及性能测试
- 2012年
- 一种采用PVDF薄膜和压电传感器结合钨探针构成的新型扫描测头可以对柔软易损坏及具有大台阶特征的表面实现高精度非破坏性测量。基于该新型测头构建了硬件电路系统,并通过相关试验测试了系统特性。试验结果证明:该扫描测头在垂直方向上可实现亚纳米级的分辨率。
- 魏晋鹏李志渤黄强先
- 关键词：PVDF薄膜扫描探针显微镜
- 数字信号发生器实现快速扫频
- 2013年
- 以VC串口控制为基础,以原子力显微镜的微悬臂为对象,分别对不同型号的信号发生器进行了程控扫频测试、对同一型号信号发生器的不同控制指令实现扫频进行了测试。实验证明,对于不同型号的信号发生器,频率变化速率不同,扫频速度也不同。而对于同一型号信号发生器,采用不同的控制指令也会影响扫频测试结果。为了更好地提高扫描速度,合理选用信号发生器型号及采用合适的指令进行扫频至关重要。
- 尤焕杰袁丹韩彬
- 关键词：数字信号发生器扫频原子力显微镜
- 织构化动压滑动轴承非线性油膜力解析模型被引量：1
- 2019年
- 针对有限差分法(FDM)解析Reynolds方程迭代次数多的缺点,提出了一种基于Sommerfeld油膜边界,通过分离变量法求解表面织构动压轴承油膜力的解析模型。分析了长径比、偏心率和织构参数对非线性油膜力的影响,对比了本文的解析模型与短轴承模型、FDM和计算流体动力学(CFD)的计算结果。研究结果表明:长径比和偏心率分别为0. 25～0. 80和0. 10～0. 95的织构化轴承油膜压力和油膜力分别为近似抛物线分布和近似指数分布。长径比为0. 25的本文模型同短轴轴承模型油膜压力分布具有很好的一致性;而长径比为0. 80的本文模型与CFD计算结果,在0°～60°和130°～180°油膜域内也具有很好的一致性。本文模型能够准确地描述表面织构动压轴承油膜力的变化,同时该方法的正确性也得到了验证。
- 毛亚洲杨建玺李庆林徐文静刘永刚
- 关键词：动压滑动轴承油膜压力REYNOLDS方程解析模型
- 表面织构动压滑动轴承油膜力解析模型
- 2019年
- 提出一种求解表面织构动压轴承油膜力的解析模型。基于Sommerfeld油膜边界,通过分离变量的方法,求解表面织构动压滑动轴承二阶偏微分Reynolds方程,得到表面织构动压滑动轴承油膜压力解析式。以圆形凹坑轴承为例,在油膜区域通过积分求得织构轴承的油膜力,分析织构参数对油膜压力的影响,研究发现,表面织构位于收敛区域(升压区)的轴承,其润滑与承载性能优于表面织构位于发散区域(降压区)的轴承、全织构轴承以及光滑轴承。对比了提出的解析模型与FDM和CFD模型在不同长径比和偏心率下的计算结果,结果表明,提出的解析模型能准确地描述表面织构动压滑动轴承的油膜力,且计算结果同FDM和CFD模型计算结果基本一致,验证了该模型的正确性。
- 毛亚洲杨建玺徐文静李庆林刘永刚
- 关键词：表面织构油膜力REYNOLDS方程解析模型
- 流固耦合下含夹层阻尼的多层金属波纹管刚度和阻尼研究被引量：22
- 2014年
- 针对含夹层阻尼的多层金属波纹管,通过理论分析、数值模拟和试验的方法,研究波纹管的阻尼和刚度的分析和试验方法。采用模态应变能法,利用有限元软件ANSYS分析多层波纹管的损耗因子和轴向刚度。根据波纹管在管路中的应用情况,分析流固耦合下多层波纹管的力学性能。建立管路系统模拟平台,试验研究波纹管在管路系统的刚度和阻尼性能。数值分析得到损耗因子随着波数、层数和壁厚的变化规律。为了降低管道系统的噪声,可以选用多波数、多层或者较小阻尼层和金属层厚度的波纹管;得到轴向压缩刚度随波数、金属层弹性模量和壁厚的变化规律。为了提高波纹管的位移补偿能力,可以选择多波数、较小弹性模量的金属层或者较小壁厚的波纹管;得到轴向变形随着流体速度和压力的变化规律。试验得到波纹管在模拟管路系统中的刚度和阻尼比随着水压变化的规律,为含夹层阻尼的多层金属波纹管的优化设计提供理论指导。
- 刘永刚司东宏马伟余永健谢金法
- 关键词：波纹管有限元阻尼刚度流固耦合
- 石英音叉扫描探针显微镜被引量：6
- 2012年
- 石英音叉是一种谐振频率稳定、品质因数高的时基器件,其音叉臂的谐振参数(谐振振幅和谐振频率)对微力极其敏感。利用石英音叉对外力的敏感性,与钨探针结合,构成一种新型的表面形貌扫描测头。该测头与xyz压电工作台结合,利用测头音叉臂谐振频率对扫描微力的敏感性,研制基于相位反馈控制的扫描探针显微镜。首先介绍石英音叉测头的构成、工作原理和特性测试,以及由该测头构建的扫描探针显微镜的结构和测试、分析。通过对测头和系统的测试结果分析,系统达到1.2 nm的垂直分辨率,并通过对一维栅的测量,给出扫描获得的试样表面微观形貌图以及相位图,证明系统的有效性。另外,由于采用大长径比的钨探针,该系统具有测量大深宽比微器件表面轮廓的能力。
- 黄强先王毛翠赵剑王广红余惠娟
- 关键词：石英音叉扫描探针显微镜
- 动态原子力显微镜悬臂高阶谐振相位特性研究被引量：4
- 2016年
- 硅悬臂具有多阶谐振的特性,基于这一特性,提出了在动态原子力显微镜(AFM)中,利用硅悬臂高阶谐振相位特性进行三维扫描的方法,并对悬臂高阶相位特性进行了理论分析与实验验证。从理论上分析了AFM悬臂高阶谐振相位特性较其一阶谐振的相位特性有更高的灵敏度和空间分辨力,在自制动态AFM的基础上加入相位反馈模块进行了实验,实验测得悬臂一阶、二阶谐振的灵敏度分别为9.0和17.5 V/μm;垂直方向空间分辨力分别为0.56和0.29 nm,实验结果与理论分析一致。通过悬臂二阶谐振相位扫描得到了光栅的表面形貌,证明了利用悬臂高阶谐振相位特性进行扫描的可行性。
- 黄强先张蕤张连生赵阳陈丽娟
- 基于高阶谐振悬臂的动态原子力显微镜的研制
- 2014年
- 动态原子力显微镜微悬臂为无限自由度系统,具有多个谐振模态的振动特性。微悬臂的工作振动频率是影响动态原子力显微镜系统的测量特性的关键参数之一,为了提高微悬臂的谐振频率,结合悬臂的高阶谐振特性,研制了基于高阶谐振悬臂的轻敲式动态原子力显微镜,可实现对微观表面的测量,并且明显改善了动态原子力显微镜系统的测量灵敏度、测量速度等测量特性。
- 赵阳黄强先
- 关键词：轻敲模式
- 大位移交叉环形电极压电驱动器结构优化被引量：4
- 2018年
- 设计一种交叉环形电极与压电圆盘驱动器相结合的交叉环形电极(CREs)压电圆盘驱动器,利用分析软件ABAQUS进行静力学分析,着重研究CREs型压电圆盘驱动器电极结构几何尺寸以及驱动器厚度对驱动器径向驱动性能的影响。研究结果表明,减小电极中心距与驱动器厚度,有利于提高驱动器的驱动性能;加载相同电压,CREs型压电圆盘驱动器的径向夹持应力能达到普通型的2.1倍,径向自由应变能达到普通型的3.4倍。CREs型压电圆盘驱动器性能研究为CREs型压电圆盘驱动器的设计制造提供了一定的理论依据。
- 刘永刚曹胜捷李冬颖吴舟张婷毛亚洲
- 关键词：静力学分析
- 基于DDS的轻敲式原子力显微镜探针驱动方法研究被引量：3
- 2010年
- 以DDS芯片AD9833为核心,以NI6229数据采集卡的数字I/O口模拟SPI总线控制AD9833,实现了1Hz到10MHz频率范围内连续正弦信号输出,分辨率达到10-5,最小步进1Hz。数据采集卡与DDS芯片AD9833的结合为轻敲式原子力显微镜探针的驱动提供了稳定精确的正弦信号源。实验证明,此设计硬件电路结构简单,软件控制灵活,输出信号频率稳定,精确。
- 黄强先王祥
- 关键词：AD9833正弦信号
