機(jī)電耦合
關(guān)注創(chuàng)建者：姜講蔣醬 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-06
機(jī)電耦合的視頻教程
新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)的演變
2020世界新能源汽車大會(huì)-新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)的演變 1.新能源汽車及電驅(qū)動(dòng)的定義與組成 2.電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)沿革 從時(shí)間和技術(shù)創(chuàng)新兩個(gè)維度介紹混合動(dòng)力和純電動(dòng)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展歷程； 3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)與車輛動(dòng)力性及節(jié)能降碳 4.電機(jī)、功率電子和機(jī)電耦合模塊及其產(chǎn)業(yè)鏈 5.面向未來打造電驅(qū)動(dòng)技術(shù)和產(chǎn)品的全球競爭力"
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基于一階剪切變形(FOSD)的板殼有限元分析
推導(dǎo)了一階剪切變形假設(shè)下的非線性應(yīng)變位移關(guān)系，采用Hamilton原理構(gòu)建了基于一階剪切變形假的壓點(diǎn)板殼結(jié)構(gòu)機(jī)電耦合幾何全非線性有限元模型，并推導(dǎo)了全拉格朗日非線性求解算法。
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波動(dòng)力學(xué)論文講解—lamb波在介質(zhì)中的傳播
通信領(lǐng)域：蘭姆波諧振器是一種新興的微機(jī)電系統(tǒng)壓電諧振器，主要利用最低階對稱蘭姆波的傳播特性。這種諧振器具有高品質(zhì)因子、適中的機(jī)電耦合系數(shù)、低功耗、體積小等優(yōu)勢，在通信領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。 四、蘭姆波傳播的影響因素 介質(zhì)特性：蘭姆波的傳播速度不僅取決于板間介質(zhì)的彈性系數(shù)，還與板厚的變化以及自身的頻率特性有關(guān)。
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機(jī)電耦合的實(shí)例教程
SAMCEF 機(jī)電耦合仿真
機(jī)電耦合系統(tǒng)時(shí)由機(jī)械系統(tǒng)，電磁系統(tǒng)以及聯(lián)系兩者的耦合電磁場組成。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，產(chǎn)品的各部分是獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真的，等機(jī)械和電子部分都設(shè)計(jì)完成并制作出物理樣機(jī)后，才能進(jìn)行整體測試。借助于機(jī)電耦合建模和仿真技術(shù)，可以在物理樣機(jī)研制前通過對虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真分析，得到數(shù)控機(jī)床整體性能，為機(jī)械與電氣參數(shù)的匹配提供依據(jù)。目前可以做機(jī)電耦合的軟件有以下幾種：
（1）美國的Mathworks公司研制開發(fā)的MATLAB，新推出的SimMechanics 工具箱可以直接對多剛體機(jī)器和他們的組件進(jìn)行建模，與Simulink模塊聯(lián)合運(yùn)行可以進(jìn)行耦合建模與仿真。但是，其缺點(diǎn)也十分明顯，因?yàn)镾imMechanics 仿真模塊中提供的僅僅是多剛體的仿真，無法進(jìn)行柔性體的仿真，并且可視化、形象程度較低，無法與專業(yè)的有限元分析軟件相比。
（2）美國MSC 公司的ADAMS，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真。ADAMS/Controls 是ADAMS 的插件模塊，為ADAMS中建立的機(jī)械模型添加控制系統(tǒng)。通過ADAMS/Controls 模塊，可以使在ADAMS中建立的模型與EASY5、MATALB等系統(tǒng)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)耦合建模與仿真。但是其缺點(diǎn)是：在進(jìn)行柔性體仿真是，必須借助于外界有限元軟件（ANSYS）通過接口技術(shù)將柔性體導(dǎo)入ADAMS中仿真分析，操作較為繁瑣并且導(dǎo)入的柔性體只可以做線性分析。
（3）LMS公司的SAMCEF軟件是歐洲CAE領(lǐng)域普遍采用的有限元軟件，功能強(qiáng)大，尤其擅長于剛體柔體耦合的復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模和分析。
展開 機(jī)電耦合系統(tǒng)時(shí)由機(jī)械系統(tǒng)，電磁系統(tǒng)以及聯(lián)系兩者的耦合電磁場組成。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，產(chǎn)品的各部分是獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真的，等機(jī)械和電子部分都設(shè)計(jì)完成并制作出物理樣機(jī)后，才能進(jìn)行整體測試。借助于機(jī)電耦合建模和仿真技術(shù)，可以在物理樣機(jī)研制前通過對虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真分析，得到數(shù)控機(jī)床整體性能，為機(jī)械與電氣參數(shù)的匹配提供依據(jù)。
文章介紹了幾種主流軟件，并詳細(xì)介紹了samcef的機(jī)電耦合方法。
samcef機(jī)電耦合.pdf
在微電子機(jī)械系統(tǒng)（ＭＥＭＳ）研究和設(shè)計(jì)中，微系統(tǒng)數(shù)值仿真分析是一個(gè)重要研究領(lǐng)域．本文對ＭＥＭＳ中多種能量場耦合問題的各種數(shù)值仿真分析方法進(jìn)行了綜合評述．分析了該領(lǐng)域目前的研究現(xiàn)狀并指出了其今后的發(fā)展方向．
微機(jī)電系統(tǒng)多場耦合仿真分析.pdf
認(rèn)識(shí)到這些限制，南京理工大學(xué)馮章啟課題組開發(fā)了一種機(jī)電耦合和濕度驅(qū)動(dòng)功能二合一的單層膜，可以從環(huán)境濕度波動(dòng)中產(chǎn)生持續(xù)的電能輸出，并且這一人體濕度響應(yīng)所激發(fā)輸出的脈沖電信號(hào)亦可以實(shí)時(shí)地反饋人精神狀態(tài)的生物電子信息，這一研究為可穿戴濕度發(fā)電和人生物電子信息的實(shí)時(shí)提取提供了可行的方法和物理組件。相關(guān)研究近期以題為“Power Generation from Moisture Fluctuations Using Polyvinyl Alcohol-Wrapped Dopamine/Polyvinylidene Difluoride Nanofibers”發(fā)表在雜志《Small》上。
圖1. 機(jī)電耦合和濕度驅(qū)動(dòng)二合一單層膜的微觀結(jié)構(gòu)，及其在人體情緒波動(dòng)誘發(fā)精神出汗情況下發(fā)電和提取情緒生物電子信息的示意圖。
該研究報(bào)告了一種新型的二合一設(shè)計(jì)策略。與傳統(tǒng)的雙層致動(dòng)器不同，本工作選擇了單層的 PVA@PVDF/DA納米纖維膜（NFs）作為濕度致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的壓電發(fā)電機(jī)的有效組件。高度對齊的核/殼 PVDF/DA納米纖維已被證明具有較高的壓電輸出 (Advanced Materials, 2021 33(3):2006093；DOI: 10.1002/adma.202006093)，因此選作機(jī)電耦合元件，進(jìn)而保證了對弱驅(qū)動(dòng)變形的高靈敏度。由于 PVA 與 DA 上的親水基團(tuán)之間有很強(qiáng)的界面吸附，因此可以通過簡單的吸濾將 PVA 殼引入 PVDF/DA NFs 的界面周圍。與其他雙層致動(dòng)器相比，這種機(jī)電耦合和濕度驅(qū)動(dòng)的二合一 PVA@PVDF/DA NFs 顯示出優(yōu)異的穩(wěn)定性并避免了潛在的分層風(fēng)險(xiǎn)。單層膜一方面充當(dāng)濕度執(zhí)行器，從環(huán)境濕度的波動(dòng)中提取化學(xué)勢能以執(zhí)行機(jī)械功。
展開 對于串聯(lián)搬用機(jī)器人，利用其特有的MECANO求解器可以完成剛體/柔體/剛?cè)?em>耦合等非線性分析，并且可以與MATLAB SIMULINK一起完成機(jī)電耦合分析。案例中給出了該類機(jī)器人不同條件下(全剛體，全柔體，剛?cè)?em>耦合以及超單元)，建模過程與結(jié)果的對比，從對比結(jié)果可以看出，全剛體分析誤差較大，全柔體分析需要的分析時(shí)間最長，剛?cè)?em>耦合與超單元建模可以高效/高精度(接近全柔體分析)地完成該類機(jī)器人的分析。并且在MEACNO中，通過建立與SIMULINK的鏈接(參見先前的帖子)，完成機(jī)電耦合分析，一方面可以用于在給定機(jī)構(gòu)的條件下，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)；另一方面也可以在控制系統(tǒng)給定的條件下，優(yōu)化機(jī)構(gòu)的尺度以及結(jié)構(gòu)參數(shù)。
附件是SAMCEF串聯(lián)搬用/焊接機(jī)器人分析案例資料，下載地址如下：
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機(jī)電耦合的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
機(jī)電耦合的最新內(nèi)容
o Adams/Controls：機(jī)電一體化耦合模塊，與 MATLAB/Simulink 無縫對接，實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真。
3. 核心技術(shù)原理
基于拉格朗日方程與牛頓 - 歐拉方程，采用變步長剛性積分算法 + 稀疏矩陣技術(shù)，高效求解大規(guī)模非線性動(dòng)力學(xué)方程；支持剛?cè)狁詈稀⒎蔷€性接觸、摩擦、疲勞、振動(dòng)等多物理場耦合分析，兼顧計(jì)算精度與效率。
二、核心優(yōu)勢
1.
ansys apdl 耦合物理場命令流分析概述1個(gè)月前
節(jié)點(diǎn)聲學(xué)流體單元 (聲學(xué)矩陣的推導(dǎo))
==LINK68==------------熱電耦合桿單元
==SOLID98==----------四面體耦合場實(shí)體單元 (電磁矩陣的推導(dǎo)，耦合效應(yīng))
==FLUID116==---------熱流體耦合管單元
==CIRCU124==--------電路單元
==TRANS126==-------機(jī)電轉(zhuǎn)換器單元(電容計(jì)算，耦合機(jī)電方法
圖14 電機(jī)殼體振動(dòng)速度云圖
總結(jié)
EXCITE M 軟件與 Simulink 的諧波注入耦合仿真方案，構(gòu)建了 “電磁 - 動(dòng)力學(xué) - 振動(dòng)” 跨域協(xié)同的電驅(qū)系統(tǒng) NVH 優(yōu)化技術(shù)路徑：以 EXCITE M 單電機(jī)三維動(dòng)力學(xué)模型為核心，依托其內(nèi)置 EMT 電磁模塊生成的精準(zhǔn)電磁 MAP 數(shù)據(jù)（含多 Id/Iq 電流組合、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角下的磁鏈與定轉(zhuǎn)子電磁受力信息），為仿真提供堅(jiān)實(shí)的機(jī)電耦合基礎(chǔ)；
無論是液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性優(yōu)化，還是機(jī)電耦合的非線性分析，都能在統(tǒng)一環(huán)境中精準(zhǔn)完成，無需跨平臺(tái)切換。
高效流程與自動(dòng)化工具：通過直觀的圖形化界面和拖放式建模邏輯，配合豐富的現(xiàn)成示例與文檔，大幅降低操作門檻。自動(dòng)化仿真與先進(jìn)后處理功能，能快速挖掘最優(yōu)系統(tǒng)配置，將研發(fā)周期縮短 30% 以上，物理原型測試成本降低 50%。
機(jī)電耦合總成領(lǐng)域，插電式產(chǎn)品性能達(dá)國際先進(jìn)水平，集成化程度不斷提高。純電驅(qū)動(dòng)總成方面，我國自主電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)綜合競爭力達(dá)國際先進(jìn)水平，核心零部件國產(chǎn)自給率超50%。商用車動(dòng)力總成方面，針對不同應(yīng)用場景，關(guān)鍵部件性能提升，集成度和效率提高。輪轂輪邊電機(jī)總成方面，搭載輪轂電機(jī)的乘用車小批量示范運(yùn)行，關(guān)鍵零部件實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化和成本可控，與國際領(lǐng)先水平差距縮小。
黃永超 | 上海威藍(lán)汽車科技有限公司CEO
演講主題：智能駕駛仿真中的Ansys軟件實(shí)踐
賈曉華 | 中汽創(chuàng)智智能底盤仿真專家
演講主題：1D/3D機(jī)電液耦合仿真對測試問題的復(fù)現(xiàn)
上海威藍(lán)汽車科技有限公司CEO
16:45-17:10
1D/3D機(jī)電液耦合仿真對測試問題的復(fù)現(xiàn)
、剛?cè)?em>耦合、機(jī)械振動(dòng)和多學(xué)科耦合等專業(yè)領(lǐng)域積累了一定經(jīng)驗(yàn)。
其中Waterloo大學(xué)的John.McPhee教授利用圖論方法建立機(jī)電耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程提出較具體的方法。
下面介紹屬于“等效”的方法。采用虛功原理建立多學(xué)科的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，這種方法依賴于選擇獨(dú)立的廣義坐標(biāo)，能夠描述系統(tǒng)的配置。通過對多個(gè)學(xué)科的物理量的等效對應(yīng)關(guān)系，便可以依據(jù)多體動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行建模求解。
（三）高性能壓電陶瓷產(chǎn)業(yè)
壓電陶瓷是一種重要的換能材料，其機(jī)電耦合性能優(yōu)良，在電子信息、機(jī)電換能、自動(dòng)控制、微機(jī)電系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)儀器中廣泛應(yīng)用。為適應(yīng)新的應(yīng)用需求，壓電器件正向多層化、片式化和微型化方向發(fā)展。近年來，多層壓電變壓器、多層壓電驅(qū)動(dòng)器、片式化壓電頻率器件等一些新型壓電器件不斷被研制，并廣泛應(yīng)用于電氣、機(jī)電、電子等領(lǐng)域。
