一、Investigation of X-1P coating on magnetic head to enhance the stubility of head/disk interface(论文文献综述)
周东东[1](2019)在《氦—空混合气体中磁头磁盘界面润滑剂迁移特性研究》文中认为为了满足数据存储需求,充氦硬盘作为一种高效可靠的超大容量存储载体而被开发利用。使用氦气替代空气填充能够有效减小气体介质的振动干扰、较小风阻损耗,同时氦气具有良好的冷却作用。然而,随着硬盘存储面密度的增加,磁头磁盘之间的飞行高度已经降至纳米级别,磁头磁盘界面间隙越来越小,磁盘表面润滑剂迁移现象愈加明显。润滑剂迁移损耗会导致磁头动态飞行特性发生变化,严重时会引起磁头磁盘接触碰撞,从而损坏磁头读写单元以及破坏磁盘表面润滑层。由于氦-空混合条件下润滑剂分布及迁移现象尚不明确,研究氦-空混合条件下影响润滑剂迁移和损耗的因素,揭示润滑剂迁移微观过程和润滑剂分布状态,对推进硬盘向高密度存储发展有着重要意义。因此,本文首先通过建立氦-空混合气体环境下磁头磁盘界面空气动力学模型,研究氦-空混合气体密度、黏度、平均自由程、热传导率等物理量对磁头磁盘界面主要作用力的影响规律,获取界面空间气浮轴承压力与空气剪切力的大小及分布方式;分析磁头飞行姿态、磁盘自身运行参数、以及环境因素变化对磁头气浮力和剪切力的影响规律。通过建立氦-空混合气体环境下磁头磁盘界面润滑剂迁移分子动力学模型,耦合空气动力学模型和分子动力学模型,提出润滑剂迁移量的计算方法。分析气浮轴承压力、空气剪切力和范德华力共同作用下Zdol型润滑剂的迁移损耗因素,揭示氦-空混合气体物理性质(密度、黏度、平均自由程等)对润滑剂迁移的影响机制。分析磁头飞行高度、磁盘初始速度、界面空间初始边界压强等因素对润滑剂迁移量的影响及其再分布状态,阐明影响润滑剂迁移的主要因素如气浮压力和剪切力的作用关系,获取最优运行参数组合抑制润滑剂迁移。通过建立氦-空混合气体环境下磁头与磁盘接触碰撞过程中润滑剂迁移损耗的分子动力学模型,根据界面空间压强分布和磁头磁盘运行参数变化关系,分析影响磁头磁盘接触状态下压入深度和润滑剂迁移损耗量变化。研究氦-空混合气体环境中接触强度和磁头轮廓形貌对润滑剂损耗量之间的变化规律。本文从微观角度揭示了润滑剂分子的迁移现象和过程,分析了磁头磁盘发生接触碰撞时润滑剂迁移损耗量,进一步说明了磁头磁盘表面润滑剂再分布规律。根据氦-空混合环境下润滑剂迁移损耗的影响因素,获取抑制润滑剂迁移的有效方法,提高硬盘驱动器工作可靠性和稳定性,为磁头气浮表面结构设计提供必要参考,为硬盘向超大容量存储、快速存取和安全可靠方向发展提供理论依据和技术支持。
戴翔宇[2](2017)在《基于MD与DSMC方法的超大容量硬盘润滑油膜及气体轴承稳定性研究》文中研究指明随着信息技术的不断发展,日益增长的数据存储对硬盘提出了更高的容量要求。为了满足这一需求,磁盘盘片需要更高的存储密度。目前为止单碟容量达到2TB的超大容量硬盘已经出现。而随着硬盘存储密度的提高,硬盘磁头在进行读写操作时也必须越来越靠近磁盘盘片。现今的超大容量硬盘磁头与盘片的工作距离磁已经下至3纳米以内。在如此低的飞行高度下,磁头的飞行高度稳定性变得非常重要。硬盘磁头的飞行高度稳定性主要由磁头磁盘间的气体轴承的稳定性决定,较低的气体轴承稳定性将导致盘片更容易受到磁头的摩损从而导致数据丢失等不可逆的严重后果。此外,由于在硬盘工作时盘片上的润滑油分子会脱离润滑油膜并上升至头盘空间中,在较低的磁头飞行高度下,硬盘盘片润滑油膜的稳定性研究变得更加重要,它将影响硬盘头盘间气体轴承的稳定性,进而影响硬盘的读写性能。特别是在热辅助磁记录硬盘中,对磁盘盘片的激光加热将使更多润滑油分子脱离润滑油膜,这些润滑油分子有可能附着于磁头下表面并形成连接磁头磁盘的润滑油分子桥链,该分子桥链亦将极大的影响头盘间气体轴承稳定性。因此,磁盘盘片润滑油膜与头盘间气体轴承稳定性的研究对于超大容量硬盘的发展是至关重要的。目前国内外学者对于硬盘盘片润滑油膜及头盘间气体轴承稳定性研究已经有一定基础,但硬盘头盘间的气体轴承压强对硬盘盘片润滑油膜的稳定性影响以及润滑油分子桥链的形成条件及形成机理的研究均处于起步阶段,润滑油分子桥链对硬盘头盘间气体轴承的稳定性影响也未见报道,对于当前超大容量的图案化介质硬盘与热辅助磁记录硬盘中气体轴承稳定性的研究鲜有报道。本文针对以上问题,运用分子动力学计算方法及直接仿真蒙特卡罗(DSMC)计算方法分别对超大容量硬盘盘片润滑油膜与头盘间气体轴承稳定性进行了研究。首先,本文面向超大容量硬盘,建立了纳米尺度的磁头-气体轴承-润滑油膜-磁盘分子动力学全分子模型。运用分子动力学方法研究了热辅助磁记录硬盘中润滑油膜的消耗和恢复过程受到激光温度及头盘间气体压强的影响。结果表明,在热辅助磁记录激光加热下,润滑油膜温度逐渐上升至目标工作温度,在此过程中部分润滑油分子将脱离润滑油膜。当温度升高至目标工作温度并保持恒温后,润滑油分子的脱离速率逐渐下降,并最终达到稳定状态。特别是当目标工作温度升高到700K并保持不变时,脱离润滑油膜的润滑油分子数量显着增多。而在激光加热过程结束后,润滑油膜温度会逐渐降低,且部分润滑油分子会重新回落至润滑油膜中。此外,结果表明头盘间气体轴承压强会抑制润滑油膜分子脱离润滑油膜,有助于润滑膜的稳定。其次,本文建立了大尺度硬盘磁头-气体轴承-润滑油膜-磁盘分子动力学全分子模型和硬盘磁头-气体轴承-润滑油膜-磁盘分子动力学粗粒化模型。运用分子动力学方法研究了激光加热与常温条件下润滑油分子桥链的形成条件以及对硬盘气体轴承所产生的影响,并统计了不同条件下分子桥链形成所需时间和分子桥链所包含的原子数目。结果表明,在热辅助磁记录硬盘中,激光辅助加热时长的增加、头盘间气体压强的升高和盘片转速的加快均会抑制分子桥链的形成。在常温条件下,硬盘润滑油分子桥链的形成会受到磁头飞行高度和盘片转速的影响,但在较高的飞行高度下盘片转速对分子桥链的影响较小。此外,润滑油膜分子桥链的形成将迅速降低磁头气体承压面所受平均气体压强,并使气体压强分布不均。最后,本文建立了硬盘头盘空间三维DSMC仿真模型,运用DSMC方法研究了不同的硬盘工作条件对硬盘头盘间气体轴承的影响,包括图案化磁记录硬盘沟槽深度、硬盘填充气体、工作温度、磁头温度、磁头浮动滑块偏转角度、硬盘转速以及工作海拔高度。结果表明,硬盘盘片沟道越深,硬盘头盘间气体轴承强度越低且越稳定。另外,氦气填充硬盘中的气体轴承相较空气硬盘中更加稳定,氦气硬盘盘片所受气体阻力及磁头所受气浮力切向分力分别为为空气硬盘的40%和50%。硬盘环境温度、磁头温度、盘片转速、磁头浮动滑块偏转角度和工作海拔均会对头盘间气体轴承产生明显影响。
张传伟[3](2015)在《高存储密度硬盘磁头/磁盘界面热效应与检测技术研究》文中研究表明超高存储密度的磁存储硬盘中,磁头的飞行高度降低到几纳米。在磁头/磁盘界面的微小间隙下,磁头与磁盘容易产生接触摩擦,造成存储数据擦除、读/写数据出错或磁头损坏等。为防止磁头/磁盘界面接触,需要对界面间隙和接触状态进行精确检测和控制。近年来,磁头气浮面上内嵌式微型热传感器检测技术的提出,为磁头/磁盘界面状态的控制和检测提供了可行性方法。该微型热传感器主要是基于其温度响应对磁头/磁盘界面状态进行检测。然而,目前微型热传感器温度响应与磁头/磁盘界面状态之间的关系规律尚无系统的研究。本文以磁头/磁盘界面微小间隙状态和接触状态下的热效应分析为基础,对微型热传感器的温度响应进行分析,得出微型热传感器的温度响应与磁头/磁盘界面状态之间的关系规律,为磁头飞行高度和磁头/磁盘界面接触的检测分析提供判断依据。具体的研究内容主要分为以下几方面:基于雷诺方程的FK修正模型,考虑微小间隙下气体的稀薄效应,采用有限单元法对磁头/磁盘界面微小间隙状态下的气压及磁头飞行姿态进行了分析。另外,建立了磁盘表面微观缺陷局部区域的瞬态气压求解模型,分析了磁盘表面微观缺陷存在时气浮轴承气压的动态响应。结果表明,磁头无热变形时,磁头读/写单元附近区域的气压为510倍的标准大气压,而当磁头热凸起与磁盘表面的间隙降低到1 nm左右时,气浮轴承的局部气压升高到85倍的标准大气压;磁盘表面的微观凸起使其附近局部区域的气浮轴承气压升高,磁盘表面的微观凹陷会引起其附近局部区域的气浮轴承气压降低,但磁盘表面的微观缺陷引起的磁头气浮力变化较小,对磁头的飞行姿态影响较小。磁头/磁盘界面气压及磁头飞行姿态的相关分析,为磁头/磁盘界面微小间隙状态下的传热特性分析和微型热传感器的温度响应分析提供了基础边界条件。建立了磁头/磁盘界面微小间隙状态下传热特性的结构-流体-热耦合分析模型,考虑气/固边界的温度跳变,基于能量方程对磁头/磁盘界面的温度响应进行分析,并通过迭代算法对磁头的结构响应、气压以及磁头/磁盘界面的传热特性进行循环计算。并建立了磁盘表面微观缺陷附近局部区域的瞬时传热特性分析模型,分析了磁盘表面微观缺陷对磁头/磁盘界面动态传热特性的影响。结果表明,在热阻单元加热和气浮轴承冷却的共同作用下,磁头气浮面的温度逐渐升高,但随着热阻单元输入功率的增加,磁头热凸起与磁盘表面的间隙逐渐减小,气浮轴承的冷却作用逐渐增加,使磁头气浮面的温升逐渐减小;磁盘表面的微观凸起使磁头气浮面上局部区域的热流密度升高,而磁盘表面的微观凹陷引起磁头气浮面上局部区域的热流密度降低。磁头/磁盘界面微小间隙状态下的传热特性分析为该界面状态下微型热传感器的温度响应分析提供了基础。建立了磁头/磁盘碰撞接触和磁头/磁盘表面微观缺陷接触的有限元热-弹-塑性耦合分析模型,分析了磁头/磁盘界面接触状态下的摩擦特性和温度响应。结果表明,磁头热凸起与磁盘表面碰撞接触时,法向接触力可达到0.55 m N,接触位置产生350550 K的瞬时闪温;磁头与磁盘表面微观凸起滑动摩擦过程中,法向接触力可达到0.070.1 m N,读保护层产生明显的塑性变形,接触位置的瞬时闪温达到5001000 K。磁头/磁盘界面接触状态下的摩擦特性和温度响应分析为该界面状态下微型热传感器的温度响应分析提供了基础。基于上述不同磁头/磁盘界面状态的相关特性研究,对磁头/磁盘界面间隙状态和接触状态下热传感器的温度响应进行了理论分析和试验测试,得出了热传感器的温度响应与磁头/磁盘界面状态之间的关系规律。结果表明,磁头热阻单元加热时,微型热传感器的温度逐渐升高,随着磁头热凸起逐渐靠近磁盘表面,微型热传感器的温升逐渐减小,而当磁头最小飞行高度小于1 nm时,微型热传感器的温度逐渐降低,当磁头热凸起与磁盘表面发生接触时,热传感器的温度急剧升高;磁头与磁盘表面微观凸起发生摩擦接触时,热传感器产生较大的瞬时温升,其最优长度为12μm,以保证在合理的检测范围内具有较高的灵敏度。
董明[4](2014)在《磁头/磁盘界面薄膜润滑剂流动及损耗特性研究》文中进行了进一步梳理随着大数据时代的到来,人们对硬盘存储容量的要求越来越高。减小磁头的飞行高度和采用新型的热辅助磁记录技术是提高硬盘存储密度的有效途径,但这两项技术会使磁盘表面的润滑剂流动及损耗。为了使磁头/磁盘界面保持最佳摩擦学性能并使滑块飞行保持稳定,必须保证磁盘表面润滑剂厚度均匀。因此研究润滑剂在空气动压作用下流动和热源作用下产生损耗的原因,并提出减小润滑剂损耗的方法,对于提高磁头/磁盘界面的可靠性具有重要的意义。本文基于流体力学中的N-S方程和连续性方程建立了润滑剂流动损耗的理论模型。首先建立了基于F-K模型的修正雷诺方程以求解润滑膜表面受到的空气轴承力。考虑润滑剂分子间作用力,表面张力以及润滑膜表面受到的外力建立了润滑剂在空气动压作用下的膜厚流动方程。随后,考虑热源引入后的蒸发作用建立了润滑剂在热源作用下的膜厚变化方程。文中利用了一个同膜厚和温度相关的粘度表达式以完善理论。根据平板型和双轨型滑块下的空气轴承力分布,求解得到空气动压下润滑剂的流动。采用去除空气动压下膜厚变化方程中某些项的方法研究引起膜厚变化的主要因素以及方程中其他各因素的作用。针对硬盘驱动器工作时不同的工作条件,讨论了润滑膜的初始厚度,磁头滑块的飞行高度以及磁盘的转速对膜厚变化的影响,并提出相应的减缓膜厚变化的方法。在考虑热源的条件下,基于热辅助磁记录技术建立了仿真模型。通过对比单层玻璃结构磁盘和多层结构磁盘的温度分布,确定了使用多层结构磁盘建立模型的必要性。通过对比热源下膜厚变化方程中各物理量的作用,得出引起润滑膜损耗的主要原因。分析了热辅助磁记录技术下工作参数对润滑膜损耗的影响,包括初始膜厚、激光的功率、光斑大小和润滑剂的分子重量。探讨了这些参数改变后膜厚损耗的原因,并以此为基础提出了减小膜厚损耗的方法。在求解得到空气动压和热源作用下润滑剂膜厚损耗的基础上,讨论了润滑剂的流动恢复。以膜厚变化方程为基础,推导了润滑剂恢复的方程,阐明了润滑膜恢复的原因。最后研究了润滑剂的初始膜厚、环境温度以及极性端基的润滑剂对润滑剂恢复时间和速率的影响并提出了润滑剂快速恢复的方法。
潘登[5](2014)在《基于分子动力学的磁头磁盘界面润滑剂转移行为及实验研究》文中研究表明硬盘作为主流的移动存储设备,读写数据的过程是依靠嵌入在磁头末端的读写元件来完成的。读写元件与磁盘之间的距离不断减小,以满足日益增长的大容量存储密度硬盘的需求。但随着磁头的飞行高度的降低,磁头/磁盘界面润滑剂转移问题成为影响磁头飞行高度、进而影响磁盘磁存储密度及磁头稳定性的关键因素之一。目前磁头的最低飞行高度已经下降到2nm以下,此时即使磁头与磁盘之间不发生接触,润滑剂也会在磁头与磁盘之间转移。因此研究磁头/磁盘未发生接触时磁头/磁盘界面的润滑剂转移,将有助于改善磁头飞行稳定性,减小磁头/磁盘发生接触的机会,进而增加硬盘的使用寿命。本文采用分子动力学方法,从微观角度揭示了磁头与磁盘未接触的情况下磁头/磁盘界面润滑剂转移机理,对其影响因素进行了仿真研究,并运用实验手段研究了磁头倾角、磁头动态倾角等因素对磁头/磁盘界面润滑剂转移及磁盘上润滑剂分布的影响,分析了发生转移后的润滑剂在磁头工作表面上的运动规律。根据磁盘上DLC层与润滑剂分子之间的相互作用,采用分子动力学理论,构建了改进的粗粒珠簧模型。考虑到空气轴承压力差及磁盘转速的影响,基于改进的粗粒珠簧模型,建立了润滑剂转移模型。运用该模型从微观角度分析了磁头/磁盘之间润滑剂的转移过程。研究了当磁盘转动时,磁头空气轴承表面上凸台倾角对润滑剂转移的影响。此外,分析了DLC表层官能团的数量、DLC层表面粗糙度、磁盘表面凸起对润滑剂转移及润滑剂在磁盘上分布的影响。考虑磁盘表面润滑膜的厚度、HAMR磁头/磁盘界面局部温度升高、磁头飞行状态或空气轴承表面的差异造成的空气轴承压力差不同、润滑剂分子的断裂等因素,采用所建立的分子动力学模型,对磁头/磁盘之间润滑剂的转移量进行了仿真研究,分析了磁盘表面润滑膜厚度、不同种类润滑剂分子、磁盘表面局部温度差、空气轴承压力差、磁头/磁盘间隙、润滑剂分子碎片等因素对磁头/磁盘之间润滑剂转移的影响。研究了磁头的俯仰角和侧翻角对磁头/磁盘之间润滑剂转移和对磁盘表面润滑剂分布的影响。采用二次离子质谱仪和光学表面分析仪分别对磁头表面及磁盘上润滑剂的分布进行了分析;采用飞行高度测试仪研究了磁头的动态俯仰角及动态侧翻角对磁头/磁盘之间润滑剂转移的影响。实验时使用涂有3润滑剂的盘片来测量磁头的飞行高度,并使用电荷耦合摄像机观察转移到磁头上的润滑剂在磁头上的运动情况;使用涂有12润滑剂的盘片来研究磁头动态俯仰角和动态侧翻角对磁头/磁盘之间润滑剂转移的影响。实验研究表明,磁头侧翻角对润滑剂转移及润滑剂在磁盘上分布的影响大于磁头俯仰角;磁头动态侧翻角对润滑剂转移的影响大于磁头动态俯仰角。当磁头飞行在磁盘外侧时,转移到磁头上的润滑剂流向磁头末端内侧;当磁头飞行在磁盘内侧时,转移到磁头上的润滑剂流向磁头末端外侧。
唐正强[6](2014)在《磁头磁盘的接触碰撞及窝点与挠臂的微动磨损数值模拟》文中认为信息技术的不断发展对信息存储容量及存储安全性能的要求越来越高。超高密度存储硬盘的出现,使得磁头越来越贴近磁盘盘面,目前使用的硬盘中磁头与磁盘之间的飞行高度仅为几个纳米左右。硬盘正常工作时磁头的加载、卸载、动态飞行及寻址等动作会引起窝点与挠臂发生微小相对位移,导致窝点与挠臂的微动磨损,破坏窝点与挠臂间的接触面,影响磁头浮块的动态飞行能力。窝点与挠臂之间的微动磨损还会产生磨削颗粒,这些颗粒散落在硬盘里,容易卷入磁头与磁盘之间的微小间隙引起接触碰撞,损坏磁头组件与盘面,造成永久的数据丢失。硬盘在受到外界激振力作用时,更容易引起磁头磁盘的剧烈碰撞,从而加剧窝点与挠臂之间的微动磨损。特别是当硬盘处于充氦环境中时,稀薄的氦气在磁头受到挠动时能提供的阻尼作用有限,相同的激振力作用下,磁头磁盘的接触碰撞力远远大于处于空气环境中的硬盘。目前针对磁头磁盘接触碰撞过程中引起的窝点与挠臂之间的微动磨损研究很少。结合悬架有限元模型、浮块与盘面间的动态气浮轴承模型以及磁头磁盘接触碰撞模型,研究了当磁头与磁盘发生接触碰撞时引起的窝点与挠臂之间的动态接触力变化,研究了材料属性对窝点与挠臂动态接触力的影响,模拟了硬盘工作状态下受外界干扰时磁头的动态响应,模拟了较为真实工作状态下窝点与挠臂的动态接触力,为窝点与挠臂间微动磨损数值模拟奠定了基础。在目前较为新兴的充氦硬盘技术中,提出了使用氦-空混合气体来代替纯氦的方法。研究了氦-空混合气体的物理性质,结合动态气浮轴承模型以及粗糙磁头磁盘接触碰撞模型研究了在不同氦气比例下,磁头的动态飞行性能和磁头与磁盘接触碰撞性能。该模拟计算中使用了较新的气浮面设计,通过有限单元法求解了复杂气浮面上各节点的飞行高度和气浮压强。研究了磁盘速度对50%充氦环境中磁头与磁盘接触碰撞的影响。研究发现,氦-空混合气体代替纯氦在冲击载荷下能提供较好的阻尼作用,减少磁头与磁盘间剧烈的接触碰撞。建立了适用于微纳米量级幅值运动的微动磨损实验平台,通过实验方法研究了窝点与挠臂在不同载荷下的微动磨损行为,比较了激光抛光工艺对窝点微动磨损性能的影响。通过力传感器和激光测振仪采集数据与处理,获得了摩擦力-位移微动图和摩擦系数随着微动循环次数增加而演变的结果;通过扫描电镜的测量,计算并比较了抛光与非抛光窝点磨损体积。研究表明,载荷会引起微动磨损区域转变而导致不同的表面损伤机理;表面粗糙度在较小载荷时对磨损体积的影响可忽略不计,但在较大载荷和较长时间的微动磨损中,激光抛光窝点可以显着减小磨损体积;计算了窝点动态微动磨损系数,为后续的微动磨损模拟奠定了研究基础。建立了窝点与挠臂的二维微动磨损模型,应用了实验中获得的摩擦系数及动态磨损系数。采用了改进的Archard磨损方程递进地计算了窝点与挠臂的局部磨损深度,研究并确定了最优的微动循环增量步,极大的减少了模型计算时间。运用该模型预测了不同载荷和微动循环次数下窝点与挠臂的磨痕形貌、接触压强及应力分布等。通过跟实验结果比较,表明该二维模型预测趋势跟实验结果一致但是误差较大,因模型计算较快可以用来定性研究几何尺寸和材料属性对窝点与挠臂微动磨损性能的影响。在二维微动模型基础上,建立了窝点与挠臂的三维微动磨损模型。推导了适应于不同微动位移的局部磨损公式,提出了自适应动态微动循环增量步方法,使以往耗时较长的三维微动磨损模拟在普通计算机上得以实现。通过跟实验结果对比,表明三维模型能更准确地预测窝点与挠臂的微动磨损表面形貌,误差为8.5%。因此,窝点与挠臂的三维微动磨损模型可为悬架窝点与挠臂的研究设计工作提供重要的理论指导。
王希超[7](2013)在《涉及气体稀薄效应的磁头磁盘空气轴承动力学特性分析》文中进行了进一步梳理硬盘驱动器已经成为电子信息数据的主要存储媒介,其工作原理是不接触的磁头和磁盘通过电磁信号传递而实现数据的存储和交换。磁头和磁盘间距离的不断减小,使头盘界面间产生不稳定的风险大大增加。当磁头的飞行高度在几个纳米量级时,气体稀薄效应对该方面的动力学特性影响愈发显着。因此,研究磁头/磁盘界面在稳定工作时的动力学特性及稳定性,对延长硬盘驱动器的使用寿命,实现硬盘驱动器组件的优化设计,尤其是浮动块表面形貌和磁头结构的设计,具有重要的参考意义。本文主要对硬盘驱动器磁头在纳米级飞行高度时的浮动块表面压力分布和磁头组件动力学特性进行研究。对磁头/磁盘界面上空气轴承作用机理及稳定性影响因素的研究现状进行了分析,提出了一种计及气体稀薄效应和范德华力作用的空气轴承动力学特性分析方法。考虑稀薄效应的影响,建立了磁头/磁盘间范德华力作用模型,并推导出了作用力表达式。基于修正的雷诺方程和板间范德华力,计算出了不同形貌浮动块工作表面的压力分布,分析了表面形貌对压力分布造成的影响,对磁头浮动块表面形貌、接触区形成机理、接触面压力分布、空气轴承的形成等因素对磁头及浮动块动力学特性的影响进行了理论研究和仿真分析。提出了基于COMSOL软件薄膜气流模块的磁头/磁盘界面超薄气膜润滑雷诺方程和范德华力的数值求解方法,对硬盘驱动器中磁头/磁盘系统浮动块表面上压力分布和空气轴承力进行了分析,得出了平板型空气轴承、双轨型空气轴承和复杂运动状态双轨型空气轴承在稳定工作状态时浮动块工作表面压力分布。考虑了浮动块和磁盘、浮动块和悬臂之间的接触和碰撞等因素的影响,建立了磁头悬臂组件及硬盘片系统三自由度的动力学模型,在此基础上建立了动力学方程,并对方程中的主要参数(等效刚度、等效质量、等效阻尼转动惯量等)进行了逐一计算;利用MATLAB软件编程求解动力学方程,得到了不同浮动块表面形貌和不同运动状态下的磁头浮动块的振动特性和其恢复稳定状态的时间。研究表明,对于飞行高度为纳米量级的硬盘驱动器,磁头浮动块表面形貌结构设计和运动形态对硬盘驱动器工作性能影响很大,在研究中引入范德华力对空气轴承力的影响会使研究结果更接近于实际工作情况。
陈漪[8](2013)在《工作状态下TFC磁头热变形对飞行高度的影响研究》文中进行了进一步梳理随着对大容量数据存储的需求在不断提高,人们对于硬盘驱动器的存储密度和稳定性的要求也越来越高。减少磁头到磁盘之间的距离即磁头的飞行高度,可以有效地提高硬盘的存储密度。利用热飞高控制(TFC)磁头技术,可以实现对磁头加热使其工作表面产生热隆起,从而有效地减少磁头飞行高度并保证飞行的稳定性,同时对于硬盘进行读/写操作时造成的热变形进行补偿。关于该技术的研究成为目前磁存储领域的热点和难题之一。本文主要针对工作状态下TFC磁头的热变形对其飞行高度的影响进行了系统性研究。首先对目前磁存储领域TFC技术的研究现状进行了系统分析,针对磁头/磁盘界面传热的数学描述,根据微/纳传热的相关理论,提出了在研究中采用二阶非连续边界条件,并结合流体连续运动方程推导了空气轴承表面的传热系数,建立了空气轴承表面的传热模型。建立了改进的含有加热器的TFC滑块的简化结构有限元模型,为仿真研究奠定了基础。综合考虑加热器的材料、热生成率及位置等因素,选取了加热器的导热系数、长度、厚度、加热功率以及位置高度等参数作为研究对象,通过求解关于工作状态下TFC磁头加热的热-结构-流体多物理场弱耦合问题,分析了上述各因素对于磁头的温度分布、热变形以及空气轴承工作表面压力分布的影响,为加热器的设计提供了理论依据。针对TFC磁头的稳态飞行高度是空气轴承力和热隆起共同作用的结果,基于磁头温升与飞高的双向耦合关系,确立了热-结构-流体-飞高的多物理场非线性耦合计算流程,采用迭代的方法对滑块的飞行高度进行了求解,分析比较了基于连续及非连续边界条件的传热系数对于飞行高度计算结果的影响,验证了采用非连续边界条件的必要性。研究了加热器功率及位置高度对于磁头飞行高度的影响,为研究TFC滑块飞行高度提供了新方法。
姚华平[9](2009)在《超薄磁头/磁盘气膜动态润滑特性分析研究》文中研究表明随着日益增加的大量信息及数据的需要和科学技术的飞速发展,计算机硬盘不断地在更新换代,硬盘技术的发展一方面希望通过减小头盘间隙以提高磁盘记录密度,另一方面又要求磁头在整个磁盘工作区域内保持稳定的头盘间隙,以获得稳定的信号电压和较强的抗干扰能力。磁头在盘面上的飞浮特性,成为影响硬盘存储性能的重要因素。本文以带时间项的FK-Boltzmann修正模型的广义雷诺方程和三个自由度的动力学方程联立的动态控制方程为理论基础,用时域分析法和频域分析法分析了磁头的动态特性。最后,本文还进行了实际硬盘的动态实验研究。首先,对超薄气膜动态润滑控制方程求解方法进行了分析,本文在原有数值求解过程中采用的迎风格式以剪切流项为迭代主项解决大轴承数计算失稳问题的基础上加入迎风格式对时间项处理,较好地解决了动态润滑方程计算稳定性问题。并沿用在整个润滑区域引入调和流量因子改变大阶梯下流量变化,以减小计算偏差。通过将一维近似解析解、平均算法和本算法的计算结果进行对比表明:本算法与近似解析解更接近,并用本方法对现在正在使用的几种不对称磁头进行计算,每种都得到很好的收敛性,进一步说明了本方法的收敛性和准确性。然后,将动态润滑方程和动力学方程联立组成了超薄气膜动态特性控制方程组。通过采用有限差分法联立求解控制方程组对超薄气膜的动态时域特性和频域特性进行了分析,并编制了具有自主版权的分析软件。在时域分析中,通过求解方程得到在受到不同外界激励下,磁头的飞行姿态和气膜润滑性能随时间的变化规律。结果显示在受到外界微小扰动后,磁头会在一定时间内恢复到初始平衡状态。磁头在受到上下方向振动和俯仰方向的波动时,磁头的动态润滑特性影响比较大。另外对磁头的越障能力进行了分析,结果表明磁头能够顺利地飞越微小障碍物,之后以一定频率做衰减运动,最后回到初始平衡状态。在频域分析中,采用摄动法对气膜的刚度系数和阻尼系数进行了分析计算,得出了气膜刚度系数和阻尼系数随频率的变化的规律。气膜上下方向的厚度和俯仰方向的角度对气膜刚度的影响比较大,而侧翻角和磁盘转速对其也有一定的影响。最后,对磁头的动态润滑特性进行了实验研究。通过将激振器与实验硬盘连接,搭建了硬盘振动实验装置。利用硬盘生产厂家的动态飞高测试仪和动态电性能测试机测试了不同转速下磁头的飞高和电压信号输出值,从而获得电压差值与磁头飞高振动幅度的关系曲线图。然后,对生产厂家生产的同型号硬盘进行了不同频率振动下的测试。通过引线获取了硬盘磁信号的输出值,并通过分析讨论了振动频率对信号输出的影响。用前面电压差值和磁头飞高振动幅度的关系曲线,定量判断了磁头飞高的振动幅度。最后,对冲击实验结果和理论计算结果进行了分析比较,得出了两种结果趋势一致的结论。
杨书仪[10](2009)在《产品跌落冲击动力学分析与耐撞性能稳健设计》文中提出跌落冲击是许多小型机电产品在其寿命周期内失效的常见原因。目前,小型机电产品设计开发一般遵循初步设计、样机跌落试验、再改进设计的传统模式。为确保产品的耐撞性能,产品批量生产前须按相关标准通过跌落试验的检验。然而,即使在产品开发中通过了样机跌落试验检验,产品在使用过程中跌落损坏仍是这类产品失效的主要原因之一,而且传统的产品耐撞性设计模式费钱费时,已越来越不适应于小机电、特别是数字产品个性化、多样化和快速响应的市场要求。因此,如何突破传统的产品跌落冲击耐撞性设计模式、提高产品的耐撞性与稳健性就成为亟待研究的课题。本文从产品跌落冲击动态响应、跌落冲击耐撞性能分析、结构参数优化以及耐撞性能稳健设计优化几个方面进行了理论分析与试验研究。主要研究工作如下:针对小型产品跌落冲击耐撞性能设计的特殊性以及产品跌落冲击耐撞性动态设计中存在的不确定性,在总结了产品跌落冲击动态响应以及稳健设计的研究进展基础上,提出了基于数值模拟耐撞性综合评价体系的产品跌落冲击耐撞性能稳健设计优化方法。并以目前常用便携式电子产品---移动硬盘和存在液固耦合作用的弹性储液容器为研究对象,借助数值模拟技术,进行了移动硬盘和弹性储液容器的跌落冲击动力学特性分析和耐撞性能稳健优化设计。建立了移动硬盘关键部件---磁头传动臂组件有限元模型,通过理论分析、有限元模态分析和模态试验,获得了磁头传动臂组件的模态参数。进行了不同冲击波形、不同脉冲幅值、不同脉冲宽度载荷下的磁头传动臂组件动态响应分析,获得典型冲击载荷下的磁头传动臂组件冲击响应谱。基于移动硬盘各零部件相互装配关系,采用对称罚函数接触算法建立了移动硬盘整体跌落有限元模型,通过移动硬盘跌落冲击实验验证了有限元模型的可行性,提出了基于虚拟跌落试验的综合产品外在形貌和内在功能的耐撞性能评价指标,探讨了传动臂材料、传动臂形状以及跌落角度对移动硬盘耐撞性能的影响,为移动硬盘耐撞性能优化设计提供了理论依据。基于移动硬盘整体跌落有限元模型,采用有限元分析与试验设计相结合方法,建立了移动硬盘关键零件的结构参数与跌落冲击响应之间的非线性映射关系,兼顾不同的优化目标函数,发展了神经网络与遗传算法相结合的移动硬盘耐撞性能多目标优化算法,通过结构参数优化提高了移动硬盘的耐撞性能。针对移动硬盘跌落冲击条件的多样性和随机性,引入稳健设计理论,应用田口方法分析了移动硬盘耐撞性能设计中的可控因素和噪声因素,并对减小地面硬度噪声的影响进行了稳健设计,获得了关键零件结构参数的最佳匹配,提高了移动硬盘耐撞性能的稳健性。针对生活中广泛运用的弹性储液容器的跌落冲击特性,考虑跌落冲击存在的不确定性和液固耦合作用,采用ALE算法建立了弹性储液容器的跌落冲击液固耦合动力学有限元模型。探讨了不同冲击参数、结构参数对饮水桶桶体等效应力分布的影响,采用有限元和人工神经网络相结合方法来计算储液容器跌落冲击接触点最大应力值,避免了探求储液容器跌落冲击下数学模型建立的复杂过程,为储液容器耐撞性评价与优化设计提供理论支撑。本文通过提出产品跌落冲击耐撞性能稳健设计优化方法,对移动硬盘和弹性储液容器的跌落冲击动态响应进行了定量分析和稳健优化设计,提高了产品跌落冲击耐撞性能,验证了所提产品跌落冲击耐撞性能稳健设计优化方法的正确性和有效性,为产品跌落冲击动力学分析和耐撞性能稳健设计提供了新的理论依据和实践参考。
二、Investigation of X-1P coating on magnetic head to enhance the stubility of head/disk interface(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Investigation of X-1P coating on magnetic head to enhance the stubility of head/disk interface(论文提纲范文)
(1)氦—空混合气体中磁头磁盘界面润滑剂迁移特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究目的与意义 |
1.2 磁存储硬盘发展背景及现状 |
1.2.1 磁存储技术结构及原理 |
1.2.2 磁存储技术方式及发展 |
1.3 磁头/磁盘界面国内外研究现状 |
1.3.1 磁头/磁盘界面流体动力学特性研究 |
1.3.2 磁头/磁盘界面润滑剂迁移特性研究 |
1.3.3 磁头/磁盘界面摩擦损耗特性研究 |
1.4 本课题主要研究内容及来源 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 课题来源 |
第2章 氦-空混合条件下磁头/磁盘界面气体润滑特性研究 |
2.1 本章引言 |
2.2 氦-空混合气体物理特性变化规律 |
2.2.1 氦-空混合气体密度 |
2.2.2 氦-空混合气体黏度 |
2.2.3 氦-空混合气体平均自由程 |
2.2.4 氦-空混合气体热传导率 |
2.3 有限单元法求解流体润滑方程 |
2.3.1 磁头磁盘模型 |
2.3.2 气体润滑方程 |
2.3.3 求解修正雷诺方程 |
2.3.4 磁头/磁盘界面压强分布 |
2.4 氦-空混合条件下磁头/磁盘界面力学特性分析 |
2.4.1 界面气浮力和剪切力 |
2.4.2 环境温度变化影响 |
2.4.3 运行参数变化影响 |
2.4.4 飞行高度变化影响 |
2.4.5 俯仰角度变化影响 |
2.4.6 翻转角度变化影响 |
2.5 本章小结 |
第3章 氦-空混合条件下磁头/磁盘界面润滑剂迁移特性分子动力学研究 |
3.1 本章引言 |
3.2 分子动力学模拟过程概述 |
3.2.1 运动方程 |
3.2.2 求解运动方程 |
3.2.3 统计系综分类 |
3.2.4 边界条件 |
3.3 磁头/磁盘界面准接触状态下分子动力学研究 |
3.3.1 全氟聚醚分子粗粒化模型 |
3.3.2 势函数的选取 |
3.3.3 磁头磁盘润滑剂迁移模型 |
3.3.4 边界条件及平衡控制 |
3.4 气浮压力对氦-空混合条件下润滑剂迁移及分布的影响 |
3.4.1 磁头磁盘界面空间压强分布 |
3.4.2 飞行高度对润滑剂分布的影响 |
3.4.3 磁盘运行速度对迁移量的影响 |
3.4.4 初始边界压强对迁移量的影响 |
3.5 剪切力对氦-空混合条件下润滑剂迁移及分布的影响 |
3.5.1 剪切力作用下分子动力学模型 |
3.5.2 飞行高度对润滑剂分布的影响 |
3.5.3 磁盘运行速度对迁移量的影响 |
3.5.4 初始边界压强对迁移量的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 磁头/磁盘接触状态下润滑剂损耗特性分析 |
4.1 本章引言 |
4.2 磁头磁盘接触模型 |
4.3 界面空间初始压强对膜厚和损耗量的影响 |
4.3.1 初始膜厚变化 |
4.3.2 接触深度变化 |
4.3.3 润滑剂损耗量 |
4.4 磁盘运行参数对膜厚和损耗量的影响 |
4.4.1 接触深度变化 |
4.4.2 润滑剂损耗量 |
4.5 磁头形貌参数对膜厚和损耗量的影响 |
4.5.1 磁头凸起形状 |
4.5.2 磁头凸起深度 |
4.5.3 磁头凸起宽度 |
4.5.4 磁头凸起数量 |
4.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表论文 |
致谢 |
(2)基于MD与DSMC方法的超大容量硬盘润滑油膜及气体轴承稳定性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 论文研究背景和研究意义 |
1.2 国内外发展及研究现状 |
1.2.1 硬盘结构与发展现状 |
1.2.2 硬盘空气轴承稳定性研究发展现状 |
1.2.3 硬盘润滑油膜稳定性研究现状 |
1.3 论文的主要内容和组织结构 |
第二章 分子动力学及DSMC方法 |
2.1 分子动力学计算方法 |
2.1.1 分子动力学力场 |
2.1.2 分子动力学计算流程 |
2.2 直接仿真蒙特卡罗(DSMC)方法 |
2.2.1 DSMC方法基本思想 |
2.2.2 仿真颗粒碰撞模型 |
2.2.3 直接仿真蒙特卡罗方法计算步骤 |
2.3 小结 |
第三章 热辅助磁记录硬盘润滑油膜稳定性研究 |
3.1 硬盘磁头-润滑油膜-磁盘全原子仿真模型建立 |
3.1.1 仿真模型建立 |
3.1.2 仿真模型分子力场的建立 |
3.2 模型边界条件的设定 |
3.2.1 仿真盒子边界条件 |
3.2.2 时间步长的选择 |
3.2.3 模型初始条件 |
3.2.4 温度控制器 |
3.3 润滑油膜稳定性分析 |
3.3.1 激光加热温度对润滑油膜稳定性的影响 |
3.3.2 头盘空间气体压强对润滑油膜稳定性的影响 |
3.3.3 磁头飞行高度对润滑油膜稳定性的影响 |
3.3.4 润滑油膜厚度对其稳定性的影响 |
3.4 小结 |
第四章 润滑油分子桥链及其对头盘间气体轴承稳定性影响研究 |
4.1 仿真模型的建立 |
4.1.1 扩大磁头-气体轴承-润滑油膜-盘片全分子模型 |
4.1.2 磁头-气体轴承-润滑油膜-盘片粗粒化分子模型 |
4.1.3 边界条件与模拟参数 |
4.2 润滑油分子桥链形成机理和形成条件分析 |
4.2.1 激光加热条件下润滑油分子桥链形成机理及形成条件分析 |
4.2.2 常温条件下分子桥链形成机理及形成形成条件分析 |
4.3 润滑油分子桥链对气体轴承的影响 |
4.4 小结 |
第五章 硬盘头盘间气体轴承的稳定性分析 |
5.1 三维硬盘头盘空间DSMC仿真模型建立 |
5.2 仿真计算流程与边界条件 |
5.3 结果与讨论 |
5.4 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 本文主要结论 |
6.2 对未来研究工作的展望 |
参考文献 |
博士期间科研成果汇总 |
致谢 |
(3)高存储密度硬盘磁头/磁盘界面热效应与检测技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究目的和意义 |
1.2 磁存储技术的研究现状 |
1.2.1 数据存储的需求现状 |
1.2.2 磁存储硬盘的发展趋势 |
1.2.3 热控飞高技术的研究现状 |
1.2.4 微型热传感器检测技术的发展现状 |
1.3 磁头/磁盘界面微小间隙状态下的气压分析现状 |
1.3.1 微小间隙下气压计算模型 |
1.3.2 磁头/磁盘界面气压计算分析 |
1.4 磁头/磁盘界面微小间隙状态下的热特性研究现状 |
1.4.1 空气分子平均自由程的分析 |
1.4.2 磁头/磁盘界面的传热特性研究 |
1.5 磁头/磁盘界面接触状态下的摩擦特性研究现状 |
1.5.1 磁头与磁盘表面的碰撞接触研究 |
1.5.2 磁头与磁盘表面微观凸起的接触分析 |
1.5.3 磁头/磁盘界面接触状态检测技术的发展现状 |
1.6 基于微型热传感器响应的磁头/磁盘界面状态检测及控制 |
1.7 本文研究的主要内容 |
第2章 磁头/磁盘界面微小间隙状态下的气压研究 |
2.1 引言 |
2.2 气浮轴承气压的求解模型 |
2.2.1 微小间隙下气体雷诺方程的修正模型 |
2.2.2 修正雷诺方程的有限单元法求解 |
2.3 气浮轴承气压的计算分析 |
2.3.1 磁头气浮面的几何形貌 |
2.3.2 磁头气浮面的有限元模型 |
2.3.3 磁头气浮面的气压分布 |
2.4 磁盘速度对气浮轴承气压的影响 |
2.4.1 磁头的飞行姿态分析 |
2.4.2 磁头气浮面的气压分布 |
2.5 磁头热凸起对气浮轴承气压的影响 |
2.5.1 磁头热凸起形貌 |
2.5.2 气浮轴承气压的变化 |
2.6 磁盘表面微观缺陷对气浮轴承气压的影响 |
2.6.1 微观区域气压的动态计算模型 |
2.6.2 磁盘表面微观凸起对气压的影响 |
2.6.3 磁盘表面微观凹陷对气压的影响 |
2.7 本章小结 |
第3章 磁头/磁盘界面微小间隙状态下的热特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 磁头/磁盘界面热特性分析模型 |
3.2.1 磁头/磁盘界面的传热方程 |
3.2.2 稳态能量方程的有限元求解 |
3.2.3 磁头/磁盘界面传热特性分析流程 |
3.2.4 磁头/磁盘界面传热特性分析的边界条件 |
3.3 磁头/磁盘界面的热-结构响应 |
3.3.1 磁头/磁盘界面温度分布 |
3.3.2 磁头/磁盘界面的热流密度 |
3.3.3 热阻单元热功率对磁头/磁盘界面温度响应的影响 |
3.4 环境工况对磁头/磁盘界面热响应的影响 |
3.4.1 磁盘速度的影响 |
3.4.2 热传感器输入功率的影响 |
3.4.3 环境温度的影响 |
3.5 磁盘表面微观缺陷对磁头/磁盘界面热特性的影响 |
3.5.1 微观区域传热特性的动态计算模型 |
3.5.2 磁盘表面微观凸起对传热特性的影响 |
3.5.3 磁盘表面微观凹陷对传热特性的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 磁头/磁盘界面接触状态下的热特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 磁头热变形/磁盘接触的热特性分析 |
4.2.1 磁头热变形/磁盘接触分析模型 |
4.2.2 界面接触力与温度响应 |
4.3 磁头/磁盘凸起接触的热特性分析 |
4.3.1 磁头/磁盘凸起接触分析模型 |
4.3.2 界面接触载荷与温度响应 |
4.4 环境工况对磁头/磁盘凸起接触热特性的影响 |
4.4.1 滑动摩擦系数的影响 |
4.4.2 磁头飞行高度的影响 |
4.4.3 磁盘转速的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于微型热传感器温度响应的磁头/磁盘界面状态分析 |
5.1 引言 |
5.2 磁头/磁盘界面微小间隙状态下微型热传感器的温度响应 |
5.2.1 微型热传感器的温度分布 |
5.2.2 热阻单元热功率的影响 |
5.2.3 环境工况的影响 |
5.3 磁头/磁盘界面接触状态下微型热传感器的温度响应 |
5.3.1 磁头热变形/磁盘接触时微型热传感器的温度响应 |
5.3.2 磁头/磁盘凸起接触时微型热传感器的温度响应 |
5.4 磁头/磁盘界面间隙和接触状态下热传感器响应的试验检测 |
5.4.1 试验检测方法原理 |
5.4.2 磁头/磁盘界面模拟测试系统 |
5.4.3 微型热传感器电压响应 |
5.4.4 微型热传感器温度响应的理论和试验检测对比分析 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(4)磁头/磁盘界面薄膜润滑剂流动及损耗特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 硬盘的主要组成结构 |
1.3 提高存储密度的相关技术 |
1.3.1 改进磁盘的结构 |
1.3.2 改进磁头结构 |
1.4 磁头磁盘界面润滑膜国内外研究现状 |
1.4.1 国外研究现状 |
1.4.2 国内研究现状 |
1.5 本文研究的主要内容 |
第2章 膜厚变化理论模型的建立及求解 |
2.1 修正雷诺方程的推导 |
2.2 空气动压作用下的膜厚变化方程 |
2.3 热源作用下的膜厚变化方程 |
2.4 膜厚变化方程的求解 |
2.5 本章小结 |
第3章 空气动压作用下润滑膜流动特性分析 |
3.1 润滑剂流动模型的建立及求解 |
3.2 空气动压作用下润滑剂流动主要影响因素分析 |
3.3 工作参数参数对于润滑剂流动的影响分析 |
3.3.1 初始膜厚的影响 |
3.3.2 磁头飞高的影响 |
3.3.3 磁盘转速的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 热源作用下润滑剂损耗特性分析 |
4.1 基于 HAMR 技术的润滑剂损耗模型建立及求解 |
4.2 热源作用下润滑剂损耗主要影响因素分析 |
4.3 工作参数对于润滑剂损耗的影响分析 |
4.3.1 初始膜厚的影响 |
4.3.2 激光功率的影响 |
4.3.3 激光光斑半径的影响 |
4.3.4 润滑剂分子重量的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 润滑剂膜厚的恢复特性分析 |
5.1 润滑剂恢复模型的建立及求解 |
5.2 润滑剂膜厚恢复的主要因素分析 |
5.3 工作参数对于膜厚恢复的影响分析 |
5.3.1 初始膜厚的影响 |
5.3.2 环境温度的影响 |
5.3.3 极性端基的影响 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(5)基于分子动力学的磁头磁盘界面润滑剂转移行为及实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究目的和意义 |
1.2 硬盘的组成 |
1.3 提高硬盘存储密度的相关技术 |
1.4 PFPE润滑剂 |
1.4.1 PFPE润滑剂的性质 |
1.4.2 PFPE润滑剂的分布 |
1.5 磁头/磁盘系统的国内外研究现状 |
1.5.1 国外研究现状 |
1.5.2 国内研究现状 |
1.6 本课题主要研究内容 |
第2章 磁头/磁盘界面润滑剂转移的分子动力学模型 |
2.1 引言 |
2.2 改进的粗粒珠簧模型 |
2.2.1 分子动力学计算的基本原理 |
2.2.2 改进的粗粒珠簧模型构建原理 |
2.2.3 粒子间作用势的确定 |
2.2.4 改进的粗粒珠簧模型的计算方法 |
2.3 润滑剂转移模型 |
2.3.1 空气轴承压力分布 |
2.3.2 磁头沿z方向的运动 |
2.3.3 润滑剂转移模型的构建 |
2.4 本章小结 |
第3章 磁头/磁盘界面表面形貌对润滑剂分布及转移的影响 |
3.1 引言 |
3.2 润滑剂分布及转移体积的定义 |
3.3 润滑剂转移量随磁头凸台倾角的变化 |
3.4 DLC层参数对润滑剂分布及转移的影响 |
3.4.1 DLC层官能团的数量 |
3.4.2 DLC层粗糙度 |
3.5 磁盘表面凸起对润滑剂分布及转移的影响 |
3.5.1 磁盘表面凸起高度 |
3.5.2 磁盘表面凸起直径 |
3.6 本章小结 |
第4章 磁头/磁盘界面参数对润滑剂转移的影响 |
4.1 引言 |
4.2 磁盘表面润滑剂参数对润滑剂转移的影响 |
4.2.1 润滑剂分子中的羟基数 |
4.2.2 润滑剂的厚度 |
4.3 磁头/磁盘间的局部参数对润滑剂转移的影响 |
4.3.1 局部压力差 |
4.3.2 局部温度差 |
4.4 润滑剂转移量随磁头/磁盘间隙的变化 |
4.5 润滑剂分子碎片对润滑剂转移的影响 |
4.5.1 润滑剂分子碎片重量 |
4.5.2 碎片断裂位置 |
4.6 本章小结 |
第5章 磁头/磁盘之间润滑剂转移的实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验研究与仿真研究的联系 |
5.3 实验原理 |
5.3.1 磁头俯仰角及侧翻角的调整 |
5.3.2 润滑剂分布及成分检测 |
5.3.3 磁头飞行高度及动态倾角检测 |
5.4 实验条件及方法 |
5.4.1 磁头倾角实验 |
5.4.2 磁头动态倾角实验 |
5.5 磁头倾角实验结果分析 |
5.5.1 声发射信号等高线图 |
5.5.2 磁头静态倾角对润滑剂转移及润滑剂分布的影响 |
5.6 润滑剂转移及转移后的润滑剂在磁头上的流动分析 |
5.7 磁头动态倾角对润滑剂转移的影响 |
5.8 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
个人简历 |
(6)磁头磁盘的接触碰撞及窝点与挠臂的微动磨损数值模拟(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 硬盘结构及研究现状 |
1.2.1 磁头悬架研究现状 |
1.2.2 磁头浮动块研究现状 |
1.3 磁头磁盘接触碰撞研究现状 |
1.3.1 磁头磁盘冲击动态性能研究 |
1.3.2 磁头磁盘接触碰撞行为研究 |
1.3.3 粗糙平面接触理论研究 |
1.4 氦气在硬盘中应用研究现状 |
1.4.1 氦气的性质 |
1.4.2 充氦硬盘的实验及模拟研究 |
1.5 微动磨损研究现状 |
1.5.1 微动摩擦学概述 |
1.5.2 微动磨损实验研究现状 |
1.5.3 微动磨损数值模拟研究现状 |
1.5.4 悬架窝点与挠臂接触磨损研究现状 |
1.6 本文研究的主要内容 |
第二章 磁头磁盘碰撞引起的窝点与挠臂动力学研究 |
2.1 引言 |
2.2 磁头组件有限元模型 |
2.2.1 磁头组件三维模型 |
2.2.2 有限元模型前处理 |
2.3 动态气浮轴承模型 |
2.3.1 气浮轴承表面形貌 |
2.3.2 气浮轴承数学模型 |
2.3.3 动态气浮轴承模型解法 |
2.4 磁头磁盘接触模型 |
2.4.1 磁头磁盘接触模型的建立 |
2.4.2 粗糙磁头磁盘接触模型计算参数 |
2.4.3 磁头磁盘模型结果分析 |
2.5 数值模拟方法 |
2.6 磁头磁盘接触碰撞实验研究 |
2.6.1 实验装置及方法 |
2.6.2 实验结果及讨论 |
2.7 模拟结果与讨论 |
2.7.1 气浮轴承模拟结果 |
2.7.2 窝点与挠臂接触力分析 |
2.8 本章小结 |
第三章 磁头磁盘在氦-空混合气体里的接触行为研究 |
3.1 引言 |
3.2 浮动块气浮轴承表面有限元模型 |
3.2.1 浮动块三维模型 |
3.2.2 浮动块网格划分 |
3.2.3 浮动块有限元求解 |
3.2.4 稀薄效应修正系数 |
3.2.5 浮动块气浮压强分布 |
3.3 氦-空混合气体的物理性质 |
3.3.1 混合气体的物理性质 |
3.4 氦气成分对磁头磁盘接触影响 |
3.4.1 磁头在氦-空混合气体里的静态响应 |
3.4.2 磁头在氦-空混合气体里的动态响应 |
3.5 硬盘速度对充氦磁头的影响 |
3.6 充氦磁头的稳定性分析 |
3.7 本章小结 |
第四章 悬架窝点与挠臂的微动磨损实验研究 |
4.1 引言 |
4.2 微动图及滑移指数分析 |
4.3 实验设备及材料 |
4.3.1 实验设备 |
4.3.2 材料准备 |
4.3.3 试验参数 |
4.4 磨损体积计算及验证 |
4.4.1 磨痕测试及磨损体积计算 |
4.4.2 磨损体积验证 |
4.5 微动磨损机理分析 |
4.5.1 微动循环图 |
4.5.2 摩擦系数 |
4.5.3 磨损体积与磨损系数 |
4.5.4 损伤机理分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 窝点与挠臂的二维微动模型及参数化研究 |
5.1 引言 |
5.2 动态微动磨损系数 |
5.3 二维微动磨损模型 |
5.3.1 窝点与挠臂有限元模型 |
5.3.2 微动磨损数值模拟方法 |
5.3.3 微动循环增量步 |
5.4 悬架窝点与挠臂的微动模拟研究 |
5.4.1 窝点与挠臂接触的应力分布变化规律 |
5.4.2 窝点与挠臂表面磨损形貌演化规律 |
5.4.3 窝点与挠臂磨痕半径和磨痕深度变化规律 |
5.5 悬架窝点与挠臂几何参数对微动磨损的影响规律 |
5.5.1 窝点半径对微动磨损结果影响 |
5.5.2 窝点高度对微动磨损结果影响 |
5.5.3 窝点厚度对微动磨损结果影响 |
5.6 本章小结 |
第六章 窝点与挠臂的三维微动模型建立及研究 |
6.1 引言 |
6.2 窝点与挠臂三维微动模型建立 |
6.2.1 窝点与挠臂三维有限元模型 |
6.2.2 三维有限元模型验证 |
6.3 窝点与挠臂三维模型微动磨损模拟方法 |
6.3.1 局部微动磨损计算方法 |
6.3.2 自适应微动循环增量步方法 |
6.3.3 有限元模型节点更新方法 |
6.4 窝点与挠臂三维模型微动模拟研究 |
6.4.1 三维模型表面磨损形貌演化规律 |
6.4.2 三维模型与二维模型和实验结果比较 |
6.4.3 三维模型磨痕半径和磨痕深度变化规律 |
6.5 本章小结 |
结论 |
主要工作与结论 |
本文创新性成果 |
展望与设想 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(7)涉及气体稀薄效应的磁头磁盘空气轴承动力学特性分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 硬盘驱动器技术的发展 |
1.2.1 磁头技术发展 |
1.2.2 磁盘技术发展 |
1.2.3 浮动块技术发展 |
1.3 磁头浮动块国内外研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 本文研究的主要内容 |
第2章 头盘界面空气轴承及范德华力作用分析 |
2.1 空气轴承形成与修正雷诺方程推导 |
2.2 修正的雷诺方程 |
2.3 磁头/磁盘简化模型间范德华力表达式的推导 |
2.4 求解方法选择和 CFD 模块中公式简化 |
2.4.1 求解方法的选择 |
2.4.2 求解器的选择 |
2.4.3 软件中 CFD 模块公式的简化 |
2.5 本章小结 |
第3章 磁头磁盘空气轴承动压特性仿真分析 |
3.1 模型的建立及求解 |
3.1.1 平板滑块几何模型 |
3.1.2 双轨滑块几何模型 |
3.1.3 复杂飞浮姿态下的双轨模型 |
3.1.4 三个模型在不同条件时求解 |
3.2 仿真结果分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 头盘系统动力学特性及影响因素分析 |
4.1 头盘系统动力学模型的建立 |
4.2 建立动力学方程 |
4.3 动力学方程中参数确定 |
4.3.1 等效刚度、等效质量和转动惯量 |
4.3.2 阻尼系数的计算 |
4.3.3 磁头/磁盘系统中作用力的求解 |
4.4 动力学方程的求解 |
4.5 动力学方程求解结果分析 |
4.5.1 平板浮动块的振动响应曲线 |
4.5.2 双轨模型在飞行高度 h=10nm 时振动响应曲线 |
4.5.3 复杂运动双轨模型在 h=10nm 时的振动响应曲线 |
4.5.4 硬盘系统加载时浮动块受到冲击后的稳定时间 |
4.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(8)工作状态下TFC磁头热变形对飞行高度的影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 硬盘驱动器相关技术 |
1.2.1 硬盘驱动器的发展 |
1.2.2 磁头/磁盘界面技术 |
1.2.3 TFC 磁头技术 |
1.3 TFC 技术相关理论的发展概况 |
1.3.1 TFC 磁头/磁盘界面传热模型的建立 |
1.3.2 TFC 滑块静态飞行问题的求解 |
1.3.3 修正雷诺方程的建立与求解 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 TFC 滑块相关模型的建立 |
2.1 TFC 滑块工作状态下的物理过程 |
2.2 TFC 滑块导热模型的建立 |
2.3 空气轴承表面的传热模型的建立 |
2.4 雷诺方程的推导 |
2.5 TFC 滑块有限元模型的建立 |
2.6 本章小结 |
第3章 基于多物理场的 TFC 滑块加热性能研究 |
3.1 TFC 滑块加热过程的多物理场作用 |
3.2 TFC 滑块加热器的设计参数 |
3.3 基于多物理场的仿真研究 |
3.3.1 仿真分析的前处理 |
3.3.2 加热器高度的影响分析 |
3.3.3 加热器热生成率的影响分析 |
3.3.4 加热器导热系数的影响分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 TFC 滑块飞行高度双向耦合作用分析 |
4.1 TFC 磁头飞行的力学模型 |
4.2 温升与磁头飞行高度间耦合关系分析 |
4.3 温升致飞高改变的仿真及结果分析 |
4.3.1 传热系数的影响 |
4.3.2 加热器功率及高度的影响 |
4.3.3 加热效率系数 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果 |
致谢 |
(9)超薄磁头/磁盘气膜动态润滑特性分析研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 硬盘技术的发展 |
1.1.1 磁记录技术的发展 |
1.1.2 磁头表面结构的发展 |
1.1.3 磁头尺寸的演化 |
1.2 硬盘磁头气膜润滑特性的研究 |
1.2.1 硬盘磁头气膜润滑控制方程研究 |
1.2.2 硬盘磁头气膜润滑控制方程数值解的研究 |
1.2.3 硬盘磁头气膜润滑静态特性研究 |
1.2.4 硬盘磁头气膜润滑动态特性研究 |
1.3 硬盘磁头振动失效分析 |
1.3.1 硬盘振动失效形式分析 |
1.3.2 硬盘耐冲击振动特性研究 |
1.4 硬盘磁头动态特性实验研究 |
1.4.1 实验方法的研究 |
1.4.2 实验研究的现状 |
1.5 本文研究的主要内容 |
1.5.1 本课题来源和意义 |
1.5.2 论文的主要内容 |
第二章 硬盘磁头超薄气膜动态润滑分析基础 |
2.1 超薄气膜润滑控制基本方程 |
2.1.1 超薄气膜润滑方程 |
2.1.2 边界条件 |
2.1.3 膜厚方程 |
2.1.4 润滑方程的量纲一化 |
2.1.5 性能参数计算方程 |
2.2 超薄气膜润滑方程数值求解 |
2.2.1 大轴承数问题 |
2.2.2 膜厚阶梯处突变问题 |
2.2.3 计算区域的网格划分 |
2.2.4 气膜润滑控制方程的离散求解 |
2.3 气膜压力分布计算分析 |
2.3.1 磁头气膜分布压力计算 |
2.3.2 计算误差分析 |
2.4 数值求解结果的讨论与分析 |
2.4.1 磁头2 的压力分布 |
2.4.2 磁头中心线上的压力近似解析解 |
2.5 气膜润滑特性分析 |
2.6 不对称磁头的润滑特性分析 |
2.7 本章小结 |
第三章 硬盘磁头超薄气膜动态润滑模型与求解 |
3.1 硬盘磁头工作特点 |
3.2 硬盘磁头动态润滑方程 |
3.3 磁头动力学方程 |
3.4 各参数的计算公式 |
3.4.1 质量矩阵的计算 |
3.4.2 刚度矩阵的计算 |
3.4.3 阻尼矩阵的计算 |
3.5 硬盘磁头动态方程组联立求解方法 |
3.6 本章小结 |
第四章 硬盘磁头动态特性时域分析 |
4.1 时域求解 |
4.1.1 动态润滑控制方程离散 |
4.1.2 动力学方程离散求解 |
4.1.3 求解过程 |
4.2 计算参数 |
4.3 瞬态冲击对磁头飞行姿态的影响分析 |
4.3.1 上下方向的瞬态冲击对磁头飞行姿态的影响分析 |
4.3.2 俯仰方向的瞬态冲击对磁头飞行姿态的影响分析 |
4.3.3 侧翻方向的瞬态冲击对磁头飞行姿态的影响分析 |
4.3.4 任一瞬态冲击对磁头飞行姿态的影响分析 |
4.4 初始值对磁头瞬态响应的影响分析 |
4.5 飞越矩形障碍物时磁头的动态响应 |
4.6 飞越正弦粗糙表面时磁头的动态响应 |
4.7 本章小结 |
第五章 硬盘磁头动态特性频域分析 |
5.1 摄动法简介 |
5.2 线性频域法分析磁头的动态频域特性 |
5.2.1 动态膜厚扰动方程 |
5.2.2 动态压力扰动方程 |
5.2.3 线性扰动气膜动态润滑方程及其求解 |
5.2.4 气膜刚度系数和阻尼系数的求解 |
5.3 气膜刚度系数和阻尼系数的数值分析结果 |
5.3.1 气膜刚度系数和阻尼系数随频率变化的结果分析 |
5.3.2 气膜刚度系数和阻尼系数随气膜最小膜厚变化的结果分析 |
5.3.3 气膜刚度系数和阻尼系数随俯仰角变化的结果分析 |
5.3.4 气膜刚度系数和阻尼系数随侧翻角变化的结果分析 |
5.3.5 气膜刚度系数和阻尼系数随硬盘转速变化的结果分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 硬盘磁头动态特性实验研究 |
6.1 动态实验原理及装置 |
6.1.1 动态实验原理 |
6.1.2 动态实验设备 |
6.2 磁头信号电压标定实验 |
6.2.1 磁头飞高的测量 |
6.2.2 信号电压幅值的测量 |
6.2.3 信号电压幅值与磁头飞高之间的关系曲线 |
6.3 实验结果 |
6.3.1 磁头起/停磁信号测量 |
6.3.2 磁头动态磁信号测量 |
6.4 实验与理论结果对比分析 |
6.4.1 瞬态冲击情况分析 |
6.4.2 频率变化对振动的影响分析 |
6.5 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(10)产品跌落冲击动力学分析与耐撞性能稳健设计(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
Extended Abstract |
目录 |
图清单 |
表清单 |
1 概述 |
1.1 课题研究背景、意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 课题来源 |
1.4 主要研究内容 |
2 产品跌落冲击耐撞性能与稳健设计 |
2.1 引言 |
2.2 产品跌落冲击耐撞性能设计 |
2.3 产品跌落冲击耐撞性能设计中的不确定性 |
2.4 产品跌落冲击耐撞性能稳健优化设计 |
2.5 移动硬盘跌落冲击耐撞性能稳健设计 |
2.6 弹性储液容器跌落冲击耐撞性能分析 |
2.7 小结 |
3 移动硬盘磁头传动臂组件动力学特性分析 |
3.1 引言 |
3.2 硬盘驱动器的结构和工作原理 |
3.3 传动臂组件理论模态分析 |
3.4 传动臂组件有限元模态分析 |
3.5 模态实物试验 |
3.6 传动臂组件的脉冲响应 |
3.7 小结 |
4 移动硬盘整体跌落冲击有限元耐撞性能分析 |
4.1 引言 |
4.2 非线性有限元接触算法 |
4.3 移动硬盘整体跌落有限元分析 |
4.4 移动硬盘整体跌落耐撞性能分析 |
4.5 小结 |
5 移动硬盘耐撞性能多目标优化设计 |
5.1 引言 |
5.2 试验设计 |
5.3 神经网络建模 |
5.4 基于遗传算法的多目标优化设计 |
5.5 小结 |
6 移动硬盘耐撞性能稳健设计 |
6.1 引言 |
6.2 产品耐撞性能稳健设计模型 |
6.3 基于田口方法的关键零件参数设计 |
6.4 小结 |
7 弹性储液容器跌落冲击动力学分析与建模 |
7.1 引言 |
7.2 弹性储液容器有限元建模 |
7.3 弹性储液容器跌落冲击数值模拟分析 |
7.4 弹性储液容器跌落冲击动力学神经网络模型 |
7.5 小结 |
8 全文总结和研究展望 |
8.1 主要研究工作和结论 |
8.2 主要创新点 |
8.3 工作展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
四、Investigation of X-1P coating on magnetic head to enhance the stubility of head/disk interface(论文参考文献)
- [1]氦—空混合气体中磁头磁盘界面润滑剂迁移特性研究[D]. 周东东. 贵州大学, 2019(06)
- [2]基于MD与DSMC方法的超大容量硬盘润滑油膜及气体轴承稳定性研究[D]. 戴翔宇. 武汉大学, 2017(02)
- [3]高存储密度硬盘磁头/磁盘界面热效应与检测技术研究[D]. 张传伟. 哈尔滨工业大学, 2015(03)
- [4]磁头/磁盘界面薄膜润滑剂流动及损耗特性研究[D]. 董明. 哈尔滨工业大学, 2014(02)
- [5]基于分子动力学的磁头磁盘界面润滑剂转移行为及实验研究[D]. 潘登. 哈尔滨工业大学, 2014(01)
- [6]磁头磁盘的接触碰撞及窝点与挠臂的微动磨损数值模拟[D]. 唐正强. 华南理工大学, 2014(12)
- [7]涉及气体稀薄效应的磁头磁盘空气轴承动力学特性分析[D]. 王希超. 哈尔滨工业大学, 2013(03)
- [8]工作状态下TFC磁头热变形对飞行高度的影响研究[D]. 陈漪. 哈尔滨工业大学, 2013(03)
- [9]超薄磁头/磁盘气膜动态润滑特性分析研究[D]. 姚华平. 华南理工大学, 2009(10)
- [10]产品跌落冲击动力学分析与耐撞性能稳健设计[D]. 杨书仪. 中国矿业大学, 2009(05)