tfc磁头磁盘界面气体薄膜多物理场耦合特性分析

《tfc磁头磁盘界面气体薄膜多物理场耦合特性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文TFC磁头磁盘界面气体薄膜多物理场耦合特性分析ANALYSISOFMULTI-PHYSICALFIELDSCOUPLINGCHARACTERISTICSOFTHEGASFILMINTFCMAGNETICHEADDISKINTERFACE韩志英哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TH113.2TH133.35学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文TFC磁头磁盘界面气体薄膜多物理场耦合特性分析硕士研究生：韩志英导师：敖宏瑞副教授申请学位：工学硕士学科：机械设计及理论所在单位：机

2、电工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH113.2TH133.35U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringANALYSISOFMULTI-PHYSICALFIELDSCOUPLINGCHARACTERISTICSOFTHEGASFILMINTFCHEADDISKINTERFACECandidate：HanZhiyingSupervisor：AssociateProf.AoHongruiAcademicD

3、egreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalDesignandTheoryAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要为了满足市场对大容量、高存储密度和高稳定性的磁存储介质的需求，以硬盘驱动器为代表的存储介质的研究得到了越来

4、越多的关注。在硬盘驱动器中磁头磁盘界面的工作特性决定了磁存储的能力和稳定性，当磁头磁盘界间隙处于几个纳米时，间隙内的气体薄膜受到多个物理场的综合作用，其中，在温度场、流体场和位移场的耦合作用下，深入研究磁头磁盘界面、气体薄膜、和硬盘工作面的工作特性，对提高磁头飞行稳定性和改进结构设计具有重要意义。本课题以平板磁头和负压型磁头组成的磁头磁盘界面为研究对象，基于多物理场耦合作用之下对磁头磁盘界面的静力学和动力学特性进行了分析。为了改变磁头气浮面上的压强分布以提高硬盘工作的稳定性，磁头气浮面上被刻蚀成为不同的形状，不同刻蚀形状对

5、磁头气浮面的压强影响不同。目的是对比研究不同负压型磁头在不同工作状态下的稳定性，为磁头滑块设计以及提高硬盘存储密度奠定了基础。基于热传导和热对流理论建立了磁头磁盘界面的热传递模型，利用COMSOL多物理场分析软件，研究了磁头磁盘界面的温度分布，分析了磁头滑块刻蚀沟槽对温度分布的影响；考虑材料线性膨胀特性，分析了磁头内部温度差引起的材料热应力和磁头的热变形，并研究了工作参数如磁头的飞行速度和加热器的加热功率对热变形的影响。基于空气动力学理论对广义的雷诺方程进行修正，即考虑在磁头磁盘之间狭小的间隙中空气分子的平均自由行程、密度

6、和粘度的变化，对雷诺方程进行修正，分析了磁头磁盘界面在温度场、流体场和位移场多个物理场耦合作用下的压强分布，最终考虑磁头滑块形状的不同研究滑块气浮面上的压强分布。基于温度场和流体场利用comsol软件，研究了磁头滑块刻蚀沟槽的形状和深度对气浮面上的压力、力矩和力的作用点位置的影响，分析了工作参数如磁头相对磁盘的飞行速度、飞行高度、俯仰角度和加热器加热功率对磁头力学特性的影响，为磁头滑块的设计提供参考理论支持。建立系统的运动微分方程并利用MATLAB软件，基于PDE模块进行求解，在气浮面压强和悬臂系统的作用下研究磁头相对磁盘

7、的振动和俯仰角的摆动，分析了磁头刻蚀沟槽和悬臂系统的参数对磁头动力学特性的影响，为磁头-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文滑块和悬臂系统的设计提供参考理论依据。关键词：硬盘；磁头磁盘界面；TFC磁头；物理场耦合；气体薄膜-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInordertomeetthemarketdemandforhigh-capacity,high-densitystorageandhighstabilityofmagneticstoragemedia,moreandmoreattentionhasb

8、eenfocusedonthestudyofharddrivesasthethestoragemedium.Theoperatingcharacteristicsoftheheaddiskinterfacearethekeyinfluencefactorsonthecapacityandstabilit