微液滴作用下微梁的变形分析

发布时间：2017-10-01 00:00

  本文关键词：微液滴作用下微梁的变形分析

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【摘要】：随着微机电系统(Micro-electro-mechanical-systems, MEMS)技术的兴起和发展，在信息、生物医学、航天工业、纳米材料技术等众多领域中有着广泛的应用前景。微梁就是一种在微机电系统中得到了广泛应用的典型结构形式，由于其几何尺寸的微小化以及制备工艺的特殊化，造成力学性能与宏观尺寸下有着很大的不同。 本文在借鉴前人研究成果的基础上，将球状液滴放置在微梁上表面的中心线上，对微梁的变形大小进行研究，主要进行了以下工作： 首先，基于梁的小挠度弯曲理论，将微液滴对微梁（包括微悬臂梁、微简支梁、一端固定一端简支的梁和两端固定梁）的变形影响进行研究，得到相应的解析解，并进行了数值模拟，将解析解与数值模拟的值作对比，理论值与数值解的结果能够很好地吻合，为理论分析的工作提供了很好的验证。 其次，，液滴对微梁造成的变形，使得各种梁的变化情况如下：微悬臂梁在液滴放置的地方，液滴的左端处，梁不发生扭转，液滴所处区域产生了较小的扭转，液滴右端向上弯曲，在自由端的末端产生最大位移；简支梁则呈现出向下表面弯曲的形态，在液滴所处区域的中心位置产生最大的位移；一端固定一端简支的梁一段向下弯曲一段向上弯曲，在液滴所处区域的中心位置产生最大的位移；两端固定的梁一段向下弯曲，一段向上弯曲的幅度不大，也在液滴所处区域的中心位置产生最大的位移。结果表明微液滴对微梁的影响主要与液滴放置的位置、液滴大小、微梁的几何尺寸有关。 最后对全文的研究工作进行总结，为科学地分析液滴对微梁的变形提供了理论依据，参考和借鉴的工作。
【关键词】：液气界面张力 垂直分量 微液滴 微梁 倾角 挠度
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH-39
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 选题背景9-10
• 1.2 润湿现象的基本理论10-13
• 1.3 Young 方程和液气界面张力的垂直分量的历史遗留问题13-14
• 1.4 液气界面张力垂直分量导致软基底变形研究进展14-18
• 1.5 微液滴对微梁的变形18-20
• 1.6 本文研究的主要内容和思路20-22
• 第2章 液滴对微悬臂梁的变形分析22-33
• 2.1 概述22-23
• 2.2 球状液滴对 MCL 的变形的理论分析23-26
• 2.3 球状液滴对微悬臂梁的变形的数值模拟26-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第3章 液滴在微简支梁表面的作用33-42
• 3.1 概述33
• 3.2 液滴对简支梁变形的理论分析33-37
• 3.3 球状液滴对简支梁的变形的数值模拟37-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 液滴在一端固定一端简支的梁表面的作用42-52
• 4.1 概述42
• 4.2 液滴对一端固定一端简支的梁的变形理论分析42-46
• 4.3 液滴对一端固定一端简支的梁的变形的数值模拟46-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 液滴在两端固定梁表面润湿中的作用52-63
• 5.1 概述52
• 5.2 液滴对两端固定梁的变形的理论分析52-57
• 5.3 液滴对两端固定梁的变形的数值模拟57-61
• 5.4 本章小结61-63
• 第6章 结论与展望63-65
• 6.1 全文总结63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70-71
• 附录 攻读硕士期间发表的论文71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 ;ABNORMAL BENDING OF MICRO-CANTILEVER PLATE INDUCECD BY A DROPLET[J];Acta Mechanica Solida Sinica;2010年05期

2 Ying-Song Yu;Zi-Qian Wang;Ya-Pu Zhao;;Experimental study of evaporation of sessile water droplet on PDMS surfaces[J];Acta Mechanica Sinica;2013年06期

本文编号：951131