利用宏模型对MEMS系统进行系统级仿真是求解MEMS耦合问题的有效方法。对大规模系统方程通过矩阵子空间投影实现自由度缩聚来建立宏模型的方法得到了广泛应用。常用的Krylov子空间法只能对状态空间描述的一阶系统进行降阶处理。本文介绍了二阶Krylov子空间理论,运用Arnold i算法直接对大规模二阶系统进行自由度缩聚来生成宏模型。将此方法与有限元数值分析结合对电热驱动微夹钳进行了宏建模。对电热微夹钳宏模型的仿真结果表明此方法建立的宏模型可以准确反应系统的动态行为,满足精度要求,同时极大地降低了计算复杂度,提高了计算速度。

基于放电激励方法建立了高温环境下MEMS微构件动态特性测试系统，该系统主要由激励装置、激光多普勒测振仪、微构件温度控制系统组成．激励装置利用尖端放电产生的激波激励微构件，通过进给机构调节电极间距以改变激励能量．激励底座是用高温胶粘接而构成的多层结构，包括微构件安装板、十字载台、陶瓷绝缘片和板电极．微构件胶粘在底座上，其振动响应信号由多普勒测振仪测量，计算机对测量数据频谱分析后得到谐振频率．编写了基于LabVIEw的微构件温度控制软件，控制测试时温度．利用该测试系统，测试了微构件在室温～500℃环境下的谐振频率，得到了谐振频率随温度变化规律．

多齿分度盘是机械领域分度精度最高的元件,它通过上下齿盘啮合完成分度。在多齿分度台上下齿盘啮合时,牙齿间不可避免的存在着冲击,影响分度精度。根据动力学的相关理论,采用ANSYS/LS-DYNA对上下齿盘建立弹性动力学模型,分析啮合牙齿的弹性体动力响应及对分度精度的影响,并实验验证。经过分析,当上齿盘下落高度为1mm,在文中中间位置下落,分度误差为0.08″;左侧位置下落,分度误差为0.53″。实验得出,上齿盘下落高度为1 mm,在中间位置下落,分度误差为0.09″;左侧位置下落,分度误差为0.55″。经过分析和实验可知,分度盘上齿盘由中间位置下落,且降低下落高度,可以减小齿面间冲击,提高分度精度。

TLC5941是Texas Instruments公司最新推出的16通道的恒流驱动芯片，具有64级点校正和4096级亮度。介绍了TLC5941的应用特点、主要性能，并且给出了采用TLC5941和可编程逻辑器件EPM1270构成的全彩色LED大屏幕显示驱动方案，该方案可用于全彩色联机和脱机屏的设计，取得了很好的显示效果。

漂浮式风电机组存在平台六自由度运动,使得风电机组气动特性的非定常性显著。本文采用自由涡尾迹法对NREL 5MW风电机组的气动特性进行了模拟。为了能清晰比较单个平台运动对气动性能的影响,将浮式平台的纵摇、纵荡以及横摇运动简化为给定的正弦函数,研究了不同振幅的平台纵荡、纵摇、横摇运动以及两者和三者之间耦合运动下风电机组的气动功率和推力变化。结果表明浮式平台的运动会导致风电机组功率和推力的波动,平台纵摇运动影响最大,横摇运动的影响最小;较剧烈的耦合运动会显著增加平均发电量;平台三自由度耦合运动中,增大纵荡振幅可以增大平均功率输出,并减少平均推力。

海上风电向深远海发展,漂浮式风电机组成为发展方向。漂浮式风电机组存在多自由度平台运动,同时伴随海上多变的风况,叶片的气动特性和结构响应非常复杂。本文基于自由涡尾迹法与模态法建立了漂浮式风电机组叶片气弹模型,对NREL 5MW风电机组叶片的气弹特性进行了模拟,与采用BEM和GDW方法的计算结果进行对比。在对比验证的基础上,采用耦合模型研究了平台纵摇运动下NREL 5MW风电机组叶片气弹特性,结果表明,本文建立的耦合模拟方法可以准确地模拟平台运动下的气动性能与结构动态响应;平台运动会显著增加叶片气动性能的波动,平均功率明显增大,平均推力略有降低;平台运动使叶片表面等效应力发生波动,叶尖变形增大,中内叶展较外叶展更容易受到平台运动的影响。

为了分析火车车轴的弯曲性能,对车轴臂弯曲试验机进行设计,并针对试验机的疲劳寿命进行了预测。建立车轴悬臂弯曲试验机的模型,选择合适的有限元方法,利用ANSYS软件模拟试验过程。介绍了悬臂弯曲试验机设计结构、所采用的疲劳理论和有限元分析的基本过程,并针对所得到的模拟结果进行分析,预测试验机的寿命。由分析结果可知,该车轴悬臂弯曲试验机应力和应变较小,所预测的疲劳寿命可以达到试验需求。

针对热风焊热熔机构多焊点并行焊接问题，提出了多出风口并行热熔焊接的方法，设计了热风型腔多出风口结构，并应用Fluent软件对热风型腔出风管长度变化对多出风口风速平衡的影响进行了分析。经过仿真结果表明：当出风管长度小于20 mm时，各出风口平均风速变化较小；当出风管长度在20—80 mm范围内时，随出风管长度变长，各出风口平均风速波动显著增大；当出风管长度在大于80 mm时，随出风管长度增长，各出风口平均风速波动变化趋缓。

比例电磁铁是控制比例阀先导级阀芯动作的电磁驱动元件,其性能在很大程度上决定比例阀的整体性能。针对传统比例电磁铁线性度差、比例范围短、隔磁环安装困难等不足,设计一种新型结构的比例电磁铁,这种比例电磁铁采用永磁体与线圈产生的复合磁场力驱动衔铁运动,同时新型结构的比例电磁铁中取消传统比例电磁铁的隔磁环结构,降低加工难度并且具有较传统的比例电磁铁更好的性能。对设计的新型电磁铁进行数学建模和理论分析验证其理论的可行性,并且对同等尺寸的比例电磁铁进行仿真优化设计,获得尺寸条件限制下的性能最佳的比例电磁铁设计。在理论分析的基础上,通过对样机的电磁力测试获得的试验数据与理论分析数据一致,验证了这种新型结构的比例电磁铁的实用性。

轧制伺服油缸轧制力大、行程短、频率响应高测试难度较大.本文针对这些特点提出了轧制伺服油缸的试验必须进行全行程摩擦力和动态响应特性的测试;研究了其试验方法、试验液压系统的组成及CAT测试系统的配置所研制的轧制伺服油缸试验台的测试精度达到了国家B级精度.