【摘要】：微機(jī)電系統(tǒng)是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,特征尺寸在亞微米或毫米范圍內(nèi)的機(jī)械系統(tǒng)或裝置。目前,微機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)研究主要集中在微型板、梁的動(dòng)態(tài)特性分析方面,對(duì)環(huán)形微結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析研究較少。因此,本文提出均布電場(chǎng)下旋轉(zhuǎn)環(huán)自由振動(dòng)的頻率和模態(tài)分析,研究對(duì)比了不同理論模型下旋轉(zhuǎn)環(huán)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性�；诒ふ駝�(dòng)理論,通過(guò)能量法建立均布電場(chǎng)下旋轉(zhuǎn)環(huán)的理論模型,推導(dǎo)出旋轉(zhuǎn)環(huán)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方程,利用模態(tài)展開(kāi)法獲得固有頻率和模態(tài)的解析解。電場(chǎng)的引入不僅引起靜電力而且引起等效的負(fù)電剛度,將降低旋轉(zhuǎn)環(huán)的固有頻率或臨界轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)使得微型環(huán)每個(gè)階次n的固有頻率出現(xiàn)分岔現(xiàn)象,并出現(xiàn)移動(dòng)模態(tài),每個(gè)移動(dòng)模態(tài)與旋轉(zhuǎn)環(huán)同向或反向行進(jìn)。電場(chǎng)和轉(zhuǎn)速將影響移動(dòng)模態(tài)的行進(jìn)速度,增大電壓會(huì)降低正、反向移動(dòng)模態(tài)的行進(jìn)速度,增大轉(zhuǎn)速會(huì)增加正向移動(dòng)模態(tài)的行進(jìn)速度而減小反向移動(dòng)模態(tài)的行進(jìn)速度�；陔x心力引起的初始應(yīng)力對(duì)旋轉(zhuǎn)環(huán)模型進(jìn)行修正,推導(dǎo)出靜止環(huán)在靜電場(chǎng)作用下的靜態(tài)吸附電壓,并將電場(chǎng)的非線性化模型線性化。當(dāng)電壓小于靜態(tài)吸附電壓時(shí),該線性化的靜電場(chǎng)模型與非線性模型吻合,相差小于5%。沿用該線性化模型,對(duì)旋轉(zhuǎn)環(huán)進(jìn)行固有特性分析和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析,當(dāng)電壓值超出穩(wěn)定區(qū)域時(shí),通過(guò)增加環(huán)的轉(zhuǎn)速至超過(guò)臨界轉(zhuǎn)速,可使旋轉(zhuǎn)環(huán)離開(kāi)不穩(wěn)區(qū)。本文關(guān)于旋轉(zhuǎn)微環(huán)形結(jié)構(gòu)的理論分析,對(duì)靜電驅(qū)動(dòng)MEMS結(jié)構(gòu)的理論研究及工程應(yīng)用有重要意義。
【圖文】：

改變而產(chǎn)生變形從而提供驅(qū)動(dòng)力，有一定的熱慣性且響應(yīng)速度會(huì)較表 1 各類(lèi)驅(qū)動(dòng)方式性能對(duì)比驅(qū)動(dòng)方式 驅(qū)動(dòng)力 速度 參數(shù) 位移 效率 電壓 兼容靜電驅(qū)動(dòng) 不大 很快 位移 較小 很高 較高 好電磁驅(qū)動(dòng) 小 快 力 大 高 不熱力驅(qū)動(dòng) 大 較慢 應(yīng)變 大 很高 不壓電驅(qū)動(dòng) 大 快 應(yīng)變 小 很高 較高 不記憶合金 大 慢 位移 大 低 不電驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)和在 MEMS 中的應(yīng)用驅(qū)動(dòng)是利用電荷間的庫(kù)侖力做驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其基本原理是的兩極板間的吸引作用。

S 驅(qū)動(dòng)器中占據(jù)很大優(yōu)勢(shì)。在大多情況下，靜電設(shè)值。靜電驅(qū)動(dòng)器有相當(dāng)大的表面積/體積比，，即所謂應(yīng)力場(chǎng)與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、熱場(chǎng)等多種物理nical coupling effects)，且該種耦合呈非線性，求動(dòng)器的各驅(qū)動(dòng)方式中，靜電驅(qū)動(dòng)應(yīng)用最為廣泛主要集中在：簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快。技術(shù)有較好的兼容性，便于制作集成系統(tǒng)。移大、工作效率高。，靜電驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)在微機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用非常普遍稱(chēng)的 紙喇叭 ，，如圖 1-2 所示）、打印機(jī)噴墨頭
【學(xué)位授予單位】：煙臺(tái)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH113.1;TH-39

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本文編號(hào)：2697319