微機(jī)電系統(tǒng)是一項(xiàng)革命性的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),在軍事領(lǐng)域、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都具有潛在應(yīng)用,倍受各國(guó)政府和專家的高度重視。微執(zhí)行器作為構(gòu)成微機(jī)電系統(tǒng)的元件之一,是微機(jī)電系統(tǒng)的核心部分,是微機(jī)電系統(tǒng)的操作和執(zhí)行單元,用于提供微機(jī)電系統(tǒng)所需的動(dòng)力。其中,靜電驅(qū)動(dòng)微執(zhí)行器是應(yīng)用最廣泛的執(zhí)行器之一。在靜電驅(qū)動(dòng)的微執(zhí)行器中,Pull-in現(xiàn)象是限制執(zhí)行器行程范圍的一個(gè)重要因素,其包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。另外,在微器件尺寸影響因素中,阻尼效應(yīng)對(duì)于Pull-in參數(shù)影響顯著,器件的尺寸越小,阻尼效應(yīng)的影響越大,對(duì)微器件的工作效率造成了一定的影響。在微執(zhí)行器的制造中,為了減小阻尼,提出了穿孔板的設(shè)計(jì)概念,因此本文基于穿孔板結(jié)構(gòu),研究微執(zhí)行器的Pull-in現(xiàn)象。本文使用Matlab和ANSYS仿真軟件作為輔助工具,對(duì)兩端固支穿孔板靜電微執(zhí)行器結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性分析,得到Casimir力、壓膜阻尼、品質(zhì)因數(shù)等因素對(duì)Pull-in參數(shù)的影響。研究表明:不考慮微觀尺寸時(shí),空氣壓膜阻尼效應(yīng)的存在會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)Pull-in電壓增大,Pull-in位移減小;考慮微觀尺寸時(shí),由于Casimir力的存在,Pull-in電... 

【文章來(lái)源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

旋轉(zhuǎn)式NEMS致動(dòng)器側(cè)視示意圖

的臨界角度和 Pull-in 電壓小于 van derWaals 力矩，因此 Casimir 力對(duì) Pull-in 電壓影在微觀力的作用下，只要間距足夠小，即使不添加驅(qū)動(dòng)電壓，也會(huì)發(fā)生 Pull-in 現(xiàn)象圖 1.6 旋轉(zhuǎn)式 NEMS 致動(dòng)器側(cè)視示意圖MarynaLishchynska[18]等人基于微機(jī)械懸臂梁結(jié)構(gòu)，如圖 1.7(a)所示，結(jié)合殘余應(yīng)力梯了預(yù)測(cè)靜電偏轉(zhuǎn)和 Pull-in 電壓的模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)物驗(yàn)證圖如圖 1。研究表明，考慮殘留應(yīng)力梯度下的 Pull-in 電壓比沒(méi)有考慮的要小。同時(shí)，Mhchynska 等人的研究成果也為懸臂式[19-23]靜電驅(qū)動(dòng) MEMS 器件的設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化種有效的方式。

人的研究成果也為懸臂式[19-23]靜電驅(qū)動(dòng) MEMS 器件的設(shè)計(jì)、式。(a) 結(jié)構(gòu)示意圖 (b) 實(shí)物圖圖 1.7 靜電負(fù)載的微機(jī)械懸臂梁o 等人著重研究了壓膜阻尼效應(yīng)對(duì)圓形板電容式執(zhí)行器 Pull-i行器示意圖如圖 1.8 所示。他們通過(guò)建立一個(gè)連續(xù)模型來(lái)分和有限階近似法，得到動(dòng)態(tài) Pull-in 位置和電壓的解，以五階l-in 參數(shù)。研究表明，壓膜阻尼效應(yīng)會(huì)增大動(dòng)態(tài) Pull-in 電壓。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]包含Casimir效應(yīng)的微納米機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及其量子特性[D]. 聶文杰.清華大學(xué) 2014
[2]微結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)特性研究[D]. 王洪喜.西安電子科技大學(xué) 2006

碩士論文
[1]穿孔板靜電微執(zhí)行器的Pull-in現(xiàn)象研究[D]. 付文文.南京郵電大學(xué) 2014
[2]Casimir力作用下的納米級(jí)靜電執(zhí)行器的Pull-in現(xiàn)象分析[D]. 王蔚.南京郵電大學(xué) 2013
[3]懸臂梁式微開(kāi)關(guān)特性分析研究[D]. 張?jiān)缓?煙臺(tái)大學(xué) 2013
[4]MEMS慣性器件參數(shù)辨識(shí)及誤差補(bǔ)償技術(shù)研究[D]. 喬會(huì)敏.沈陽(yáng)理工大學(xué) 2013
[5]基于MEMS的靜電控制加速度微開(kāi)關(guān)分析及測(cè)試[D]. 郝亞鋒.西安電子科技大學(xué) 2011
[6]量子效應(yīng)對(duì)微納機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響[D]. 童梓洋.華東師范大學(xué) 2008
[7]懸臂梁式微開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)分析研究[D]. 李艷芳.中國(guó)民航大學(xué) 2008
[8]MEMS靜電驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性控制方法[D]. 于尚民.北京郵電大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3033478