【摘 要】
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在纳米量级的超薄间隙下,必须考虑拉森数(分子平均自由程与气膜特征厚度的比值)对气膜动力特性的影响.本文采用可适用于任意拉森数的广义气体润滑方程研究磁头/磁盘间的超薄
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在纳米量级的超薄间隙下,必须考虑拉森数(分子平均自由程与气膜特征厚度的比值)对气膜动力特性的影响.本文采用可适用于任意拉森数的广义气体润滑方程研究磁头/磁盘间的超薄气膜润滑动力特性.由于气体稀释化引起的流量修正系数采用数据库多项式插值近似,并采用负压nutcracker(Ω)型nano磁头做为典型算例研究.论文采用算子分裂/有限元法对广义气体润滑方程进行求解,采用小扰动摄动法分析气膜-磁头-悬臂耦合系统稳定性.由于Ω型磁头造型复杂并具有几何对称性,将对称轴的上半部采用非结构三角形网格进行计算.为了研究空气轴承在小扰动下的稳定性,文章推导出气膜厚度小扰动和气膜挤压速度小扰动的压强摄动方程.采用非结构三角形网格的有限元法求解压强摄动方程,并计算气膜刚度系数和阻尼系数.负压Ω型磁头计算结果显示:超薄气膜的刚度值比悬臂的相应的机械刚度值大得多,而气膜阻尼值却比机械阻尼值小.论文把磁头下的空气轴承的刚度和阻尼与磁头悬臂的机械刚度和阻尼迭加在一起,计算气膜-磁头-悬臂耦合系统的衰减率、固有频率和振型,分析耦合系统稳定性.耦合系统的三个模态上的固有频率都随气膜特征厚度增加而减小;磁盘转速对耦合系统的固有频率和衰减率的影响都不大.为了预测磁头系统发生共振的可能性,论文提出共振系数的概念.耦合系统固有频率与扰动频率相差越远,系统稳定性越好.计算结果表明:系统在小气膜厚度和低磁盘转速下能达到较好的稳定性.论文最后比较了nano磁头和pico磁头与两种悬臂组合的稳定性.
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