功能梯度材料微/纳板谐振器的热弹性阻尼研究

发布时间：2022-02-17 22:18

　　谐振器被广泛应用于加速度计、陀螺仪、传感器、执行器等微/纳机械系统（MEMS/NMES）中,这使得谐振器的品质成为这些设备高质量运行至关重要的因素。热弹性阻尼是MEMS/NMES的内部耗能机制,不能通过外部环境条件的改善而消除。因此,关于谐振器热弹性阻尼的理论分析和定量计算受到许多研究者的关注。然而,已有的工作大多都是对均匀材料谐振器的热弹性阻尼研究,缺少关于功能梯度材料微梁/板谐振器热弹性阻尼的定量分析。为此,本文基于Mindlin板理论和准一维单向耦合热传导理论,采用解析和数值方法定量分析材料性质沿厚度连续变化的功能梯度材料微/纳板在自由振动过程中的热弹性阻尼,揭示非均匀材料谐振器的热弹性耦合耗能机理。研究工作主要包括:1、基于Mindlin板理论,考虑一阶剪切变形和热-弹耦合效应,建立了功能梯度微/纳板横向自由振动的微分方程。基于单向耦合的热传导理论,忽略温度梯度在面内的变化,建立单向热弹耦合的准一维热传导方程,其中系数是横向坐标的函数。采用分层均匀化法,将变系数的热传导方程转化一系列定义在各分层内的常系数微分方程。利用上下表面的绝热边界条件和各分层间的连续性条件,采用递推求解方... 

【文章来源】：扬州大学江苏省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 功能梯度材料
    1.3 热弹性阻尼研究现状
    1.4 本文的研究工作
第二章 热-弹耦合振动数学模型和热弹性阻尼解析解
    2.1 引言
    2.2 材料性质
    2.3 运动方程
    2.4 热传导方程
    2.5 热弹性耦合振动响应
    2.6 温度场的求解
    2.7 复频率计算
    2.8 热弹性阻尼
    2.9 本章小结
第三章 结果分析与讨论
    3.1 引言
    3.2 物性参数幂函数变化的FGM微板
        3.2.1 组分材料为氮化硅(Si_3N_4)-镍(Ni)的功能梯度板
        3.2.2 组分材料为碳化硅(SiC)-铝(Al)的功能梯度板
        3.2.3 振幅的时间响应
        3.2.4 温度沿厚度的变化
    3.3 物性参数指数函数变化的FGM微板
        3.3.1 组分材料为氮化硅(Si_3N_4)-镍(Ni)的功能梯度板
        3.3.2 组分材料为碳化硅(SiC)-铝(Al)的功能梯度板
    3.4 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 工作展望
参考文献
附录A
致谢
攻读学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]轴对称自由振动功能梯度材料微圆板中的热弹性阻尼[J]. 陈顺,李世荣.  力学季刊. 2018(04)
[2]功能梯度材料微梁的热弹性阻尼研究[J]. 许新,李世荣.  力学学报. 2017(02)
[3]功能梯度板与均匀板固有频率之间的相似转换[J]. 李世荣,高颖,张靖华.  兰州理工大学学报. 2012(02)

博士论文
[1]Levinson理论下功能梯度梁板结构的自由振动分析[D]. 王瑄.扬州大学 2017

硕士论文
[1]功能梯度材料微圆板的热弹性阻尼研究[D]. 陈顺.扬州大学 2018



本文编号：3630202