微梁动力学特性的尺寸效应研究
发布时间：2021-05-08 15:05
微机电系统以其微型化、集成度高和产量高等优势成为未来发展的主导产业之一。微梁作为微机电系统最常见的结构之一,对其力学性能的探究是提升微机电系统各项指标的基石。不少实验证实采用经典弹性力学分析微结构力学性能存在明显的尺寸效应,建立适用微尺寸结构的理论模型成为必然趋势。广义弹性力学计及了连续的旋转变形及相应的偶应力,完善了变形的度量,适用于分析微结构的力学性能尺寸效应。从虚功原理建立广义弹性体的有限元动力学方程,对悬臂微梁和两端固支微梁的固有频率和模态进行数值分析,结果表明微梁的固有频率是否存在尺寸效应与对应的模态有关。微梁的弯曲和扭转模态由于包含了旋转变形,对应的固有频率较之经典弹性力学有显著提高,而拉压模态不涉及旋转变形,其固有频率没有明显变化。微梁固有频率的尺寸效应也与约束相关,两端固支微梁的固有频率尺寸效应明显低于悬臂微梁,约束的强弱将影响旋转变形的效应。从静止到运动一直是科学发展必须跨越的阶梯。微机电系统的旋转结构常常保持高速旋转,对这种高速运动与变形耦合是否存在尺寸效应的研究具有重大意义。基于广义弹性力学,建立离心环境下广义弹动力学模型,对定轴旋转梁的动力学特性分析。结果表明,...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 本文的主要研究工作
2 微机电系统的尺寸效应研究
2.1 微机电系统
2.1.1 微压力传感器
2.1.2 微加速度传感器
2.1.3 微机械陀螺仪
2.2 微结构力学实验
2.3 微梁尺寸效应的研究进展
2.4 本章小结
3 广义弹性力学及其有限元方程
3.1 广义弹性力学模型
3.1.1 各类弹性理论研究进展
3.1.2 广义弹性力学理论
3.2 广义弹性力学有限元方程
3.2.1 数值方法研究进展
3.2.2 广义弹性动力学有限元方程
3.3 本章小结
4 微梁动力学特性尺寸效应分析
4.1 悬臂微梁固有频率及模态的尺寸效应
4.1.1 固有频率尺寸效应分析
4.1.2 基于模态分析固有频率尺寸效应
4.2 两端固支微梁固有频率及其模态的尺寸效应
4.2.1 基于模态分析固有频率尺寸效应
4.2.2 与悬臂微梁对比分析
4.3 本章小结
5 定轴旋转梁的动力学特性分析
5.1 离心转动下广义弹性动力学模型
5.1.1 离心转动下广义弹性动力学方程
5.1.2 离心转动下经典动力学有限元方程
5.1.3 离心转动下广义弹性动力学有限元方程
5.2 恒转速旋转梁动力学特性分析
5.2.1 宏观旋转梁动力学特性分析
5.2.2 微观旋转梁动力学特性分析
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论与讨论
6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文
B.作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS陀螺技术国内外发展现状简述[J]. 陈尚,张世军,穆星科,陈永强. 传感器世界. 2016(04)
[2]微机电系统的发展与应用[J]. 冯帆. 科技创新与应用. 2015(19)
[3]微机械陀螺仪的新进展及发展趋势[J]. 许昕,何杰,王文,卜继军. 压电与声光. 2014(04)
[4]微型电容式压力传感器硅基薄膜的设计与制备[J]. 陶也,曾毅波,刘畅,林杰,郭航. 厦门大学学报(自然科学版). 2013(05)
[5]硅微机械谐振压力传感器技术发展[J]. 苑伟政,任森,邓进军,乔大勇. 机械工程学报. 2013(20)
[6]MEMS技术现状与发展前景[J]. 谷雨. 电子工业专用设备. 2013(08)
[7]石英微机械陀螺抗高冲击能力的优化研究[J]. 林日乐,李文蕴,赵建华,周倩,满欣,谢佳维. 压电与声光. 2013(01)
[8]修正的偶应力线弹性理论及广义线弹性体的有限元方法[J]. 颜世军,刘占芳. 固体力学学报. 2012(03)
[9]一种硅微压阻式压力传感器的研究[J]. 刘珍妮,谭晓兰,杨峻松. 机械设计与制造. 2012(01)
[10]谐振式硅微机械加速度计研究进展[J]. 李晶,樊尚春,李成,余朝发. 传感器与微系统. 2011(12)
博士论文
[1]离心场中广义弹性体的动力学建模与数值分析[D]. 颜世军.重庆大学 2011
[2]硅微型陀螺仪的力学分析和数学模型[D]. 罗跃生.哈尔滨工程大学 2003
[3]MEMS传感器及在引信中的应用研究[D]. 席占稳.南京理工大学 2003
硕士论文
[1]薄板孔边应力集中的尺度效应研究[D]. 谭林.重庆大学 2015
[2]基于倒装技术的MEMS电容式压力传感器研究[D]. 周伟.东南大学 2006
[3]微压力传感器的设计与制作工艺研究[D]. 李伟东.国防科学技术大学 2005
本文编号：3175551
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 本文的主要研究工作
2 微机电系统的尺寸效应研究
2.1 微机电系统
2.1.1 微压力传感器
2.1.2 微加速度传感器
2.1.3 微机械陀螺仪
2.2 微结构力学实验
2.3 微梁尺寸效应的研究进展
2.4 本章小结
3 广义弹性力学及其有限元方程
3.1 广义弹性力学模型
3.1.1 各类弹性理论研究进展
3.1.2 广义弹性力学理论
3.2 广义弹性力学有限元方程
3.2.1 数值方法研究进展
3.2.2 广义弹性动力学有限元方程
3.3 本章小结
4 微梁动力学特性尺寸效应分析
4.1 悬臂微梁固有频率及模态的尺寸效应
4.1.1 固有频率尺寸效应分析
4.1.2 基于模态分析固有频率尺寸效应
4.2 两端固支微梁固有频率及其模态的尺寸效应
4.2.1 基于模态分析固有频率尺寸效应
4.2.2 与悬臂微梁对比分析
4.3 本章小结
5 定轴旋转梁的动力学特性分析
5.1 离心转动下广义弹性动力学模型
5.1.1 离心转动下广义弹性动力学方程
5.1.2 离心转动下经典动力学有限元方程
5.1.3 离心转动下广义弹性动力学有限元方程
5.2 恒转速旋转梁动力学特性分析
5.2.1 宏观旋转梁动力学特性分析
5.2.2 微观旋转梁动力学特性分析
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论与讨论
6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文
B.作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS陀螺技术国内外发展现状简述[J]. 陈尚,张世军,穆星科,陈永强. 传感器世界. 2016(04)
[2]微机电系统的发展与应用[J]. 冯帆. 科技创新与应用. 2015(19)
[3]微机械陀螺仪的新进展及发展趋势[J]. 许昕,何杰,王文,卜继军. 压电与声光. 2014(04)
[4]微型电容式压力传感器硅基薄膜的设计与制备[J]. 陶也,曾毅波,刘畅,林杰,郭航. 厦门大学学报(自然科学版). 2013(05)
[5]硅微机械谐振压力传感器技术发展[J]. 苑伟政,任森,邓进军,乔大勇. 机械工程学报. 2013(20)
[6]MEMS技术现状与发展前景[J]. 谷雨. 电子工业专用设备. 2013(08)
[7]石英微机械陀螺抗高冲击能力的优化研究[J]. 林日乐,李文蕴,赵建华,周倩,满欣,谢佳维. 压电与声光. 2013(01)
[8]修正的偶应力线弹性理论及广义线弹性体的有限元方法[J]. 颜世军,刘占芳. 固体力学学报. 2012(03)
[9]一种硅微压阻式压力传感器的研究[J]. 刘珍妮,谭晓兰,杨峻松. 机械设计与制造. 2012(01)
[10]谐振式硅微机械加速度计研究进展[J]. 李晶,樊尚春,李成,余朝发. 传感器与微系统. 2011(12)
博士论文
[1]离心场中广义弹性体的动力学建模与数值分析[D]. 颜世军.重庆大学 2011
[2]硅微型陀螺仪的力学分析和数学模型[D]. 罗跃生.哈尔滨工程大学 2003
[3]MEMS传感器及在引信中的应用研究[D]. 席占稳.南京理工大学 2003
硕士论文
[1]薄板孔边应力集中的尺度效应研究[D]. 谭林.重庆大学 2015
[2]基于倒装技术的MEMS电容式压力传感器研究[D]. 周伟.东南大学 2006
[3]微压力传感器的设计与制作工艺研究[D]. 李伟东.国防科学技术大学 2005
本文编号：3175551
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