引信MEMS微弹性元件设计基础

现代引信技术丛书：

 

《引信MEMS微弹性元件设计基础》从基本理论出发，对主要微弹性元件（微弹簧、微闭锁机构等）的设计计算方法做了比较系统的分析和推导，以期使设计人员对其有比较全面系统的了解，从而达到正确和灵活运用这些方法的目的。书中对一些特殊结构的微弹簧设计计算方法进行了研究和完善，如压缩型微弹簧、变刚度微弹簧等。此外，《引信MEMS微弹性元件设计基础》还对微弹性元件的试验方法进行了介绍。

第1章绪论

1.1引信MEMS安全系统简介

1.1.1引信安全系统的定义及组成

1.1.2引信MEMS安全系统的组成

1.1.3引信MEMS安全系统的研究现状

1.1.4引信MEMS安全系统的特点

1.2引信微弹性元件的分类

1.2.1微弹性梁

1.2.2微弹簧

1.2.3微闭锁机构

1.3本章小结

第2章微弹簧变形特性基础研究

2.1常规弹簧的性能指标

2.1.1弹簧的特性线和刚度

2.1.2弹簧的变形能

2.1.3弹簧的自振频率

2.2引信中传统弹簧与微弹簧的区别

2.2.1使用方法不同

2.2.2固定方式不同

2.2.3弹簧的性能参数不同

2.3微弹簧的工作模式及结构形态

2.3.1微弹簧在轴向的拉伸（压缩）变形

2.3.2微弹簧的径向变形

2.3.3微弹簧的法向变形

2.4基于能量法的微弹簧刚度公式推导

2.4.1能量法概述

2.4.2不同工作模式下L形微弹簧的刚度系数

2.4.3不同工作模式下S形微弹簧的刚度系数

2.5基于单位载荷法的微弹簧刚度公式推导

2.5.1L形微弹簧的刚度系数推导

2.5.2S形微弹簧的刚度系数推导

2.6微弹簧结构形状与刚度系数的关系

2.6.1基本结构展开长度相同

2.6.2基本结构整体宽度相同

2.7本章小结

第3章微弹簧的结构变异性设计

3.1变截面微弹簧设计与分析

3.1.1等强度梁的设计方法

3.1.2变截面L形微弹簧的设计与分析

3.1.3变截面S形微弹簧的设计与分析

3.2非规则微弹簧设计及分析

3.2.1非规则L形微弹簧的设计与分析

3.2.2非规则S形微弹簧的设计与分析

3.3本章小结

第4章变刚度微弹簧的设计

4.1螺旋弹簧变刚度实现方法

4.1.1不等节距螺旋弹簧

4.1.2圆锥形螺旋弹簧

4.1.3变中径螺旋弹簧

4.1.4圆锥涡卷螺旋弹簧

4.1.5组合式变刚度螺旋弹簧

4.1.6螺旋弹簧变刚度的实现方法

4.2变刚度微弹簧的设计思路

4.3变刚度微弹簧的设计与性能分析

4.3.1带有接触对的变刚度微弹簧设计与分析

4.3.2改进的变刚度微弹簧设计与分析

4.3.3串联结构的变刚度微弹簧设计与分析

4.3.4变刚度微弹簧特性曲线的三种形式

4.4变刚度微弹簧在引信后坐保险机构中的应用探讨

4.4.1后坐保险与平时安全的矛盾问题

4.4.2变刚度微弹簧在后坐保险机构中的应用思路

4.4.3变刚度微弹簧在火箭弹引信后坐保险机构中的应用举例

4.5本章小结

第5章压缩微弹簧的稳定性分析

5.1结构的稳定性

5.1.1稳定性研究概述

5.1.2结构稳定性的基本概念

5.1.3稳定问题的类型

5.1.4失稳判断准则

5.2压缩微弹簧的轴向临界失稳变形公式

5.3基于有限元的微弹簧稳定性分析方法

5.3.1仿真思路

5.3.2仿真过程

5.3.3微弹簧屈曲的基本形式

5.4结构尺寸对失稳力的影响

5.4.1厚度对失稳力的影响

5.4.2弹簧节数对失稳力的影响

5.4.3横梁宽度对失稳力的影响

5.4.4线宽对失稳力的影响

5.4.5内弯半径对失稳力的影响

5.5其他因素对微弹簧稳定性的影响

5.5.1边界条件对微弹簧稳定性的影响

5.5.2结构形态对微弹簧稳定性的影响

5.6本章小结

第6章微弹簧的优化设计

6.1微弹簧优化设计的过程

6.1.1设计变量

6.1.2约束条件

6.1.3目标函数

6.1.4结构优化设计的数学模型

6.1.5微弹簧优化数学模型的形成

6.2微弹簧的参数化建模

6.2.1UG二次开发技术

6.2.2UG参数化设计模块的开发方法

6.2.3UG参数化设计模块的开发思路

6.2.4参数化设计模块的工作流程

6.2.5基于UG的三维参数化特征建模

6.2.6参数化驱动的实现

6.3微弹簧的参数化有限元分析

6.3.1ANSYS参数化设计语言

6.3.2有限元自动分析模块开发思路与方法

6.3.3有限元自动分析模块的工作流程

6.3.4生成输入文件（Update Input File.exe）

6.3.5ANSYS特征值屈曲分析（Model Analysis.exe）

6.3.6结果读取（Read Result.exe）

6.3.7参数化有限元自动分析模块特点

6.4参数化建模与仿真系统的集成

6.4.1MATLAB简介

6.4.2集成过程

6.4.3参数化建模与仿真系统运行实例

6.5微弹簧结构稳定性的优化设计

6.5.1问题分析

6.5.2数学模型的建立

6.5.3基于MATLAB的优化设计

6.5.4优化结果

6.6本章小结

第7章微闭锁机构的设计方法

7.1微闭锁机构的动作原理及典型结构

7.1.1MEMS微闭锁的动作原理

7.1.2初始定位闭锁机构

7.1.3终止定位闭锁机构

7.2初始定位闭锁机构设计

7.2.1竖直力作用下变截面悬臂梁的挠度计算公式

7.2.2水平力作用下变截面悬臂梁的挠度计算公式

7.2.3总拔出力

7.2.4强度分析

7.3终止定位闭锁机构设计

7.3.1模式Ⅰ终止定位闭锁机构分析

7.3.2模式Ⅱ终止定位闭锁机构分析

7.3.3模式Ⅲ终止定位闭锁机构分析

7.3.4三种模式终止定位闭锁机构的分析与比较

7.4终止定位闭锁机构的动力学仿真

7.4.1后坐保险机构的结构及尺寸

7.4.2后坐保险机构的有限元模型

7.4.3基于模式11—1闭锁机构的后坐保险机构仿真结果

7.4.4基于模式Ⅲ闭锁机构的后坐保险机构仿真结果

7.5本章小结

……

第8章微弹性元件试验方法

第9章微弹簧的疲劳特性检测

附录

参考文献