基于ANSYS的微流控芯片装载系统夹具建模与仿真分析

微流控芯片装载系统是一种用于实现微流控芯片实验的设备，主要用于生物医学、化学分析、环境监测等领域的研究和应用。为评估夹具的结构强度，以确定应用或实验过程中不会发生破损或变形，本文通过ANSYS Workbench对其进行静力学分析、模态分析和谐响应分析，对提升微流控芯片装载系统工作过程中芯片夹具的稳定性和可靠性有重要意义。

微流控芯片是目前微分析系统发展的尖端领域[1]，在微流控芯片中通过控制注射钠流改变微流控芯片的效果和作用，在生物、化学、医学等领域有着极大参与度和广泛的应用前景[2] [3]。毛丽凤[4]等利用SolidWorks对工装夹具系统进行仿真分析， 优化零件结构；刘思远[5]等对夹具的冲击进行有限元仿真， 为半正弦跌落仿真提供技术参考；鞠明洋[6]利用ANSYS 对振动工装夹具进行设计和仿真，验证了工装夹具的可靠性；黄静[7]等在固有频率和振动下对夹具仿真，选出了合适的振动工装。本文针对微流控装载系统夹具强度评估， 利用ANSYS Workbench 强大的动力学分析能力， 对微流控芯片装载系统进行静力学分析、模态分析和谐响应分析。首先使用三维制图软件建立模型并将三维模型导入到我们的分析软件中，设置好对应的材料后进行网格划分，在静力学分析后，求解出装载系统夹具的每一阶的固有频率与振型，然后分析微流控芯片装载系统夹具在受到正压力的载荷时的稳态响应，从而得出结论，在使用微流控芯片装载平台时尽量避免夹具发生共振，尽可能的远离共振点。

2. 装载系统夹具三维模型建立 如图1(a)所示为芯片装载系统的参考类型图，本文通过SolidWorks 对装载系统夹具三维模型进行建模，三维模型如图1(b)所示。

(a) 装载系统示例图 (b) 三维建模 Figure 1. Loading system fixture modeling 图1. 装载系统夹具建模