本文關(guān)鍵詞：微板諧振器件的三維熱彈性阻尼機(jī)理與模型，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著集成電路技術(shù)的成熟發(fā)展,小型化的機(jī)電系統(tǒng)順勢(shì)而生。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical System,簡(jiǎn)稱MEMS)是指可批量制作的,集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路等于一體的微型器件或系統(tǒng)。MEMS是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)。微機(jī)械諧振器件是微機(jī)電系統(tǒng)的重要組成部分,且這類器件工作在固有頻率處。微機(jī)械諧振器都有一個(gè)共通的性能參數(shù),即品質(zhì)因數(shù)。品質(zhì)因數(shù)是MEMS諧振器件的重要指標(biāo),可以表示為振動(dòng)系統(tǒng)的總存儲(chǔ)能與每個(gè)振動(dòng)周期損失能量的比值。熱彈性阻尼(Thermoelastic damping,簡(jiǎn)稱TED)是一種重要的能量損耗機(jī)制,其大小直接影響微機(jī)械諧振器的品質(zhì)因數(shù)。因此,為了設(shè)計(jì)高品質(zhì)因數(shù)的微機(jī)械諧振器件,我們需要去預(yù)測(cè)熱彈性阻尼的大小。本文的目的就是推導(dǎo)出能準(zhǔn)確地計(jì)算TED值得理論模型。微矩形板是微機(jī)械諧振器件中常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)�；谝痪S熱傳導(dǎo)理論的作軸對(duì)稱彎曲振動(dòng)的微矩形板熱彈性阻尼理論模型已經(jīng)出現(xiàn),但該模型只考慮了矩形板沿厚度方向的熱傳導(dǎo)。為了提高熱彈性阻尼的計(jì)算精度,本文在推導(dǎo)理論模型過(guò)程中不僅考慮了沿厚度方向的熱傳導(dǎo),同時(shí)考慮了沿長(zhǎng)度和寬度方向的熱傳導(dǎo),從而建立了以三維熱傳導(dǎo)為理論的作軸對(duì)稱彎曲振動(dòng)的微矩形板熱彈性阻尼理論模型。此外,本文根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用,選擇三種不同邊界條件的矩形板作為研究對(duì)象,分別推導(dǎo)出四邊固支矩形板、對(duì)邊固支矩形板以及懸臂矩形板的三維熱彈性阻尼的理論模型。最后,本文利用ANSYS軟件建立同條件下的微矩形板的有限元模型,并利用MATLAB軟件對(duì)前人的一維理論模型、本文的三維理論模型以及有限元模型進(jìn)行數(shù)值模擬。通過(guò)數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行比較分析得出：相對(duì)于一維熱傳導(dǎo)的理論模型,三維熱傳導(dǎo)的理論模型與有限元結(jié)果更加接近,從而驗(yàn)證了三維熱傳導(dǎo)的理論模型比一維熱傳導(dǎo)的理論模型更加精確,也驗(yàn)證了三維模型的可靠性和適用性。
【關(guān)鍵詞】：微機(jī)電系統(tǒng) 品質(zhì)因數(shù) 微矩形板諧振器 熱彈性阻尼 三維熱傳導(dǎo)理論
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH-39
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 課題背景及研究意義8-10
• 1.1.1 課題背景8-9
• 1.1.2 課題研究的意義9-10
• 1.2 微機(jī)械諧振器件熱彈性阻尼及其研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 微機(jī)械諧振器件及其品質(zhì)因數(shù)10
• 1.2.2 熱彈性阻尼的概念10-11
• 1.2.3 熱彈性阻尼的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.4 本章小結(jié)14-15
• 第二章 當(dāng)前微梁和微板諧振器件熱彈性阻尼模型15-29
• 2.1 熱彈性梁的一維熱傳導(dǎo)方程15-17
• 2.2 微梁的熱彈性阻尼理論模型(Zener模型)17-21
• 2.2.1 熱傳導(dǎo)方程及其求解17-19
• 2.2.2 Zener熱彈性阻尼表達(dá)式19-21
• 2.3 微梁的熱彈性阻尼理論模型(LR模型)21-23
• 2.3.1 熱傳導(dǎo)方程及其求解21-22
• 2.3.2 LR熱彈性阻尼表達(dá)式22-23
• 2.4 微矩形板諧振器件的一維熱彈性阻尼理論模型23-28
• 2.4.1 矩形板的一維熱傳導(dǎo)方程及求解23-26
• 2.4.2 矩形板的一維TED理論模型26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 微矩形板諧振器件的三維熱彈性阻尼機(jī)理與模型29-41
• 3.1 矩形板的三維熱傳導(dǎo)方程29
• 3.2 四邊固支的矩形板的熱彈性阻尼模型29-33
• 3.2.1 熱傳導(dǎo)方程的求解29-31
• 3.2.2 四邊固定的矩形板的三維TED表達(dá)式31-33
• 3.3 對(duì)邊固支的矩形板的熱彈性阻尼模型33-36
• 3.3.1 熱傳導(dǎo)方程的求解33-35
• 3.3.2 對(duì)邊固支的矩形板的三維TED表達(dá)式35-36
• 3.4 懸臂的矩形板的熱彈性阻尼模型36-40
• 3.4.1 熱傳導(dǎo)方程的求解36-38
• 3.4.2 懸臂的矩形板的三維TED表達(dá)式38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 理論模型與有限元模型的比較及分析41-58
• 4.1 邊界條件和幾何尺寸對(duì)熱彈性阻尼的影響41-43
• 4.2 矩形板內(nèi)長(zhǎng)度方向和厚度方向的溫度變化43-50
• 4.3 有限元數(shù)值模擬及結(jié)果對(duì)比50-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 全文總結(jié)58-59
• 5.2 不足和展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-63
• 附錄一 求解微矩形板熱彈性阻尼值的ANSYS程序63-68
• 附錄二 微矩形板的熱彈性阻尼值的MATLAB程序68-74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 谷雨;;MEMS技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J];電子工業(yè)專用設(shè)備;2013年08期

2 李國(guó)平,陳子辰;微機(jī)電系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容與發(fā)展現(xiàn)狀[J];微電子學(xué);2001年06期

  本文關(guān)鍵詞：微板諧振器件的三維熱彈性阻尼機(jī)理與模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：302257