超低飛高磁頭磁盤系統(tǒng)的力學(xué)分析.pdf

1、計(jì)算機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。硬盤作為計(jì)算機(jī)最重要的程序和數(shù)據(jù)的載體，不僅僅用在大型計(jì)算機(jī)和服務(wù)器中，而且已經(jīng)開始進(jìn)入到便攜設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。但是，隨著存儲(chǔ)密度的不斷提高，頭盤間隙（飛高）越來越小，目前已經(jīng)達(dá)到分子級(jí)別的高度。在這樣的超低飛高條件下，與飛高5納米以上的磁頭不同，分子間作用力和靜電力等表面力對(duì)磁頭飛行特性的影響顯著增加，磁頭的飛高振幅出現(xiàn)增加趨勢(shì)，制約了數(shù)據(jù)讀寫可靠性的提高。因此，進(jìn)行超低飛高磁頭的力學(xué)分

2、析，研究其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，對(duì)于提高硬盤系統(tǒng)的整體性能至關(guān)重要。本文以磁頭磁盤系統(tǒng)為研究對(duì)象，主要就分子間作用力對(duì)氣膜承載性能和磁頭動(dòng)態(tài)飛行姿態(tài)的影響作了系統(tǒng)的研究。 首先，推導(dǎo)出頭盤間分子間作用力的計(jì)算公式并用復(fù)化梯形公式進(jìn)行數(shù)值計(jì)算；采用計(jì)算效率較高的、基于加法校正策略的多重網(wǎng)格控制體方法，求解氣膜的壓強(qiáng)分布；在此基礎(chǔ)之上，從分子間作用力與磁頭飛行姿態(tài)和尺寸因子的關(guān)系方面，分析分子間作用力對(duì)氣膜承載性能的影響。模擬結(jié)果表明，分

3、子間作用力對(duì)飛高低于5nm磁頭的承載特性有重要影響，影響的大小與磁頭的飛行姿態(tài)和尺寸因子有關(guān)；此外，由于分子間引力和斥力的作用范圍不同，磁頭有一段失去承載能力的臨界飛高區(qū)間。所以，在超低飛高磁頭設(shè)計(jì)中，有必要分析分子間作用力對(duì)氣膜承載性能的影響。 然后，用三階Runge-Kutta方法求解磁頭的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程組，將其與氣膜壓強(qiáng)方程聯(lián)立求解，得到磁頭飛躍盤面凸起時(shí)飛行姿態(tài)的變化情況。由模擬結(jié)果可見，磁盤表面微小的凸起會(huì)引起磁頭飛行姿態(tài)