考虑卡西米尔力的静电激励NEMS吸合特性及其尺寸效应研究

发布时间：2018-08-28 16:43

【摘要】：基于应变梯度理论和哈密顿原理,并考虑卡西米尔力的影响,建立了静电激励纳米机电系统(NEMS)的尺寸效应模型,并得到模型的控制方程和边界条件.然后,引入广义微分求积法和拟弧长算法,得到模型的数值解.结果表明,当考虑卡西米尔力的影响时,系统两极的吸合电压有所减小.并且,当系统尺寸达到一个临界值时(即两电极间距小于"最小间距",或可变形电极长度超过"拉起长度"),系统会在没有外加电压的作用下自动发生吸合,这将为NEMS的优化设计和定量分析提供理论基础.
[Abstract]:Based on strain gradient theory and Hamiltonian principle and considering the influence of Casimir force, the size effect model of electrostatically excited nano-electromechanical system (NEMS) is established, and the governing equations and boundary conditions of the model are obtained. Then, the generalized differential quadrature method and the quasi-arc length algorithm are introduced to obtain the numerical solution of the model. The results show that when the Casimir force is taken into account, the absorption voltage at the two poles of the system decreases. Furthermore, when the system size reaches a critical value (that is, the distance between the two electrodes is less than the "minimum spacing", or the deformable electrode length exceeds the "pull length"), the system automatically acquires without the action of the applied voltage. This will provide a theoretical basis for the optimal design and quantitative analysis of NEMS.
【作者单位】： 山东大学土建与水利学院工程力学系;西安交通大学航空航天学院;山东大学机械工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(11202117,11272186) 山东省自然科学基金(ZR2012AM014,BS2012ZZ006) 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室开放课题资助
【分类号】：TH-39

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本文编号：2209980