【摘要】：微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)中微結(jié)構(gòu)的動力學(xué)特性對確保微機(jī)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重要的意義。為此,本文以平行板靜電驅(qū)動式微型執(zhí)行器為研究對象,將微執(zhí)行器的平行電極板簡化為理想的固支微梁模型,通過對微梁模型的探究來對微執(zhí)行器的動力學(xué)特性進(jìn)行分析。以直流、交流電壓作用下的微梁為研究對象,采用Euler-Bernoulli梁模型、Galerkin數(shù)值離散方法、在考慮主共振的情況下,使用多尺度法研究了兩端固支微梁的非線性動力學(xué)特性和可能出現(xiàn)的跳躍、吸合現(xiàn)象。結(jié)果表明:直、交流電壓越大,阻尼值越小,系統(tǒng)表現(xiàn)出越強(qiáng)的非線特性;系統(tǒng)對交流電荷載作用下的振動響應(yīng)相對于直流電荷載更加敏感;隨著曲梁拱形高度的增加,系統(tǒng)會依次出現(xiàn)軟化和硬化兩種不同的行為;系統(tǒng)在分叉點附近可能出現(xiàn)跳躍或者吸合現(xiàn)象。研究成果為合理選取物理參數(shù)和控制系統(tǒng)振動行為提供參考。考慮到受靜電力作用的微執(zhí)行器構(gòu)件,平行極板上電荷濃度分布的不均勻性的作用。本文討論了由于電荷濃度分布不均,極板產(chǎn)生的邊緣效應(yīng)對系統(tǒng)非線性動力學(xué)特性的影響。通過研究發(fā)現(xiàn):系統(tǒng)是否受邊緣效應(yīng)的影響,與極板厚度、上極板距下極板的初始距離有關(guān)。當(dāng)極板厚度與距離下極板的初始距離比值小于1時,極板的邊緣效應(yīng)是需要考慮的。由于邊緣效應(yīng)的存在,研究模型的非線性特性會增強(qiáng)。為了消除邊緣效應(yīng)帶來的影響,我們研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)極板厚度大約為3倍的極板間距離或者更大倍數(shù),邊緣效應(yīng)對系統(tǒng)的非線性特性是沒有影響的。此種情況下極板的邊緣效應(yīng)可以不做考慮。本文還對微型減振器的動力學(xué)特性進(jìn)行了研究。從減震器中簡化出3自由度非線性振動模型,在3自由度模型上建立控制方程,使用數(shù)值方法求解,最后得到了構(gòu)件幅值的關(guān)系式。探究了在靜電外激勵頻率接近減振構(gòu)件主頻率的情況下,減振器的減振工作情況并且得出結(jié)論:在減振系統(tǒng)中,增大主構(gòu)件所受的阻尼參數(shù),會提高減振系統(tǒng)的工作效率。增大阻尼器的阻尼參數(shù),會降低系統(tǒng)的工作效率。同時,降低減振阻尼器的固有頻率提高系統(tǒng)的減振效果。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH-39
【圖文】：

種高新科技、具有重要戰(zhàn)略意義和機(jī)械加工技術(shù)，同時系統(tǒng)涉及自動控制學(xué)、材料類科學(xué)還有靜擁有微米甚至納米量級尺度構(gòu)件需求、獨立的智能化系統(tǒng)�，F(xiàn)在來那電子中心給出的定義演變而電子組成的系統(tǒng)、它是采用與集納米的構(gòu)件。雖然與今天我們所，但是這個定義卻是最接近的。也會不盡相同，歐洲更偏重不同 MST)。 日 本 的 更 偏 向 于 機(jī) 械名稱不同，但都有共同特征：關(guān)、執(zhí)行于一體的，提供多種特定

還有鋁、金等材料。其中基底材料還包括玻璃和各種高聚物、記憶合金·圖1.2 微機(jī)電系統(tǒng)工作示意圖性、磁性材料等多功能材料。除了材料的多樣性外，還有學(xué)科的多樣性。微機(jī)電系統(tǒng)涉及的學(xué)科特別廣，比如經(jīng)典力學(xué)、靜電學(xué)、電路系統(tǒng)、生物、物理、

第一章功，可以通過對功W 求偏導(dǎo)得到靜電力：212eW CU Fd d 為了獲得我們需要的關(guān)系，還可以對上式進(jìn)行化簡可得：222AUFd 其中， d 對應(yīng)著微構(gòu)件極板計算距離、 為介電常數(shù)、 A 為上下極板對面積。在使用靜電力計算時，可以根據(jù)微構(gòu)件結(jié)構(gòu)條件的不同來選靜電力表達(dá)形式。合適的靜電力表達(dá)形式會很大程度上簡化微結(jié)構(gòu)的注意的是，無論哪種靜電力表達(dá)式，在對微結(jié)構(gòu)做分析時：一是要認(rèn)為導(dǎo)體，這樣構(gòu)件才能產(chǎn)生電荷，二是要認(rèn)為微結(jié)構(gòu)表面是理想光滑足了這兩個條件才能使用靜電力公式進(jìn)行計算。如若不滿足，則是不用公式的。

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙冉;盧全國;雍康俊;曹清華;徐斌;;磁致伸縮執(zhí)行器驅(qū)動的精密流量閥建模與仿真[J];機(jī)械設(shè)計與研究;2015年06期

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本文編號：2770473