納米材料由于其優(yōu)越的力、電、磁及熱性質(zhì),而被廣泛地應(yīng)用于微機電系統(tǒng)(MEMS)和納機電系統(tǒng)(NEMS)中,如:納米傳感器、納米驅(qū)動器及納米開關(guān)。隨著材料尺寸的減少,材料的表面積與體積比迅速增大,這時表面效應(yīng)對納米材料力學(xué)性質(zhì)的影響顯著。因此,分析表面效應(yīng)對納米元器件力學(xué)行為的影響是非常有意義的,也是非常有必要的�；诒砻鎻椥岳碚�,本文研究了表面效應(yīng)對幾種納米梁和板狀結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的影響。具體內(nèi)容如下:研究了表面能及界面能對納米多層梁彎曲行為的影響。通過最小勢能原理,導(dǎo)出了含表面能與界面能的控制方程以及相應(yīng)的邊界條件,并給出了納米多層梁在均布荷載及集中力作用下?lián)隙鹊慕馕霰磉_式。結(jié)果表明,表面能和界面能使梁的剛度變大;表面能和界面能對等效彈性模量的影響依賴于表面和界面彈性模量以及初始表面能和界面能。研究了表面能及吸附物對納米梁振動頻率的影響。通過哈密頓原理,導(dǎo)出了納米梁式質(zhì)量傳感器的控制方程,并給出了數(shù)值解。結(jié)果表明:表面能對細長納米梁式質(zhì)量傳感器頻率改變量的影響更為顯著,忽略表面能會過高的預(yù)測吸附物的質(zhì)量;橫向剪切變形對較短的納米梁式質(zhì)量傳感器頻率改變量的影響更為顯著,忽略橫向剪切變形會過...

【文章頁數(shù)】：159 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 表面效應(yīng)對納米結(jié)構(gòu)力學(xué)特性影響的研究概況
        1.2.1 表面效應(yīng)的產(chǎn)生及表征
        1.2.2 表面效應(yīng)對納米結(jié)構(gòu)彎曲行為的影響
        1.2.3 表面效應(yīng)對納米結(jié)構(gòu)屈曲行為的影響
        1.2.4 表面效應(yīng)對納米結(jié)構(gòu)振動行為的影響
        1.2.5 表面效應(yīng)對壓電材料力學(xué)特性的影響
        1.2.6 納米開關(guān)吸合特性的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 表面效應(yīng)對納米梁彎曲行為的影響
    2.1 引言
    2.2 表面效應(yīng)對納米梁彎曲及等效彈性模量的影響
        2.2.1 納米梁彎曲方程
        2.2.2 納米梁彎曲撓度
        2.2.3 納米梁的等效彈性模量
    2.3 表面效應(yīng)及橫向剪切變形對納米梁彎曲行為的影響
        2.3.1 考慮橫向剪切變形的納米梁彎曲方程
        2.3.2 橫向剪切變形對納米梁彎曲撓度的影響
    2.4 本章小結(jié)
第3章 表面效應(yīng)及吸附物對納米梁振動的影響
    3.1 引言
    3.2 理論模型
        3.2.1 運動方程
        3.2.2 運動方程的數(shù)值解法
    3.3 納米梁狀質(zhì)量傳感器頻率改變量及靈敏度的分析
        3.3.1 納米梁頻率改變量的分析
        3.3.2 納米梁狀質(zhì)量傳感器靈敏度的分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 壓電效應(yīng)及表面效應(yīng)對納米梁與板彎曲及力電特性的影響
    4.1 引言
    4.2 表面效應(yīng)對壓電納米梁彎曲及力電耦合系數(shù)的影響
        4.2.1 非局部壓電理論
        4.2.2 壓電納米梁的彎曲撓度
        4.2.3 壓電納米梁的力電耦合系數(shù)
        4.2.4 力電耦合系數(shù)及電場強度的分析
    4.3 壓電納米薄板彎曲及能量收集行為
        4.3.1 數(shù)學(xué)模型
        4.3.2 壓電納米薄板能量收集行為的分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 表面效應(yīng)對電驅(qū)動納米梁非線性彎曲及振動的影響
    5.1 引言
    5.2 電驅(qū)動固支納米梁非線性彎曲及振動
        5.2.1 非線性控制方程的推導(dǎo)
        5.2.2 非線性控制方程的數(shù)值解
        5.2.3 固支納米梁的吸合電壓與振動頻率
    5.3 電驅(qū)動懸臂梁非線性彎曲及振動
        5.3.1 通用模型的構(gòu)建
        5.3.2 懸臂納米梁運動方程
        5.3.3 懸臂納米梁運動方程的數(shù)值解法
        5.3.4 懸臂納米梁的吸合電壓與振動頻率
    5.4 本章小結(jié)
第6章 表面效應(yīng)對電驅(qū)動納米板非線性彎曲及振動的影響
    6.1 引言
    6.2 修正偶應(yīng)力理論
    6.3 電驅(qū)動矩形納米板非線性彎曲及振動
        6.3.1 矩形納米板運動方程
        6.3.2 電驅(qū)動矩形納米板的降階模型
        6.3.3 矩形納米板的吸合電壓與振動頻率
    6.4 電驅(qū)動圓形納米板的非線性彎曲及振動
        6.4.1 極坐標下圓形納米板的運動方程
        6.4.2 電驅(qū)動圓形納米板的降階模型
        6.4.3 圓形納米板的吸合電壓與振動頻率
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
個人簡歷



本文編號：3818958