微納米元件與生活中的普通材料相比在醫(yī)療、物理、導電等方面有著更為優(yōu)越的性能,納米元件利用諧振方式工作的特點使其在傳感器方面利用頗為廣泛。微納米諧振器在工作時受拉的地方熱量會減少而受壓的地方熱量會增加。熱量會不可避免的從高溫場流向低溫場且會有一部分流向納米桿外。在計算過程中用熱彈性阻尼來定義納米桿振動一個周期時能量耗散的多少,并以此分析納米諧振器在工作時的能量衰減問題。本文在后面討論的熱彈性衰減問題是基于廣義熱彈性理論,該理論在分析能量耗散問題時涉及了熱松弛時間這一概念。通過MD模擬來討論初始應力對熱松弛時間的影響,結果表明,當納米桿兩端施加的初始應力不足以破壞納米桿時,初始應力不會影響納米桿的熱響應時間。進一步證明熱松弛時間作為納米桿固有的參數(shù),它的變化不會受到初始應力、熱源激勵的溫度以及納米桿結構尺寸的影響。此外還模擬了納米桿內(nèi)部空心部分的結構尺寸、不同截面對其熱松弛時間的影響。在對納米桿的熱彈性阻尼進行模擬時考慮了在納米桿兩端施加初始應力的影響,首先分析了納米桿的振動周期與初始應力的大小關系,納米桿的振動周期會隨著兩端初始力的增加而減小;經(jīng)過數(shù)據(jù)處理之后發(fā)現(xiàn)隨著納米桿兩端初始應力的... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

陀螺儀結構圖（施芹，2008）

5于其僅考慮表面應力而忽略了速度傳播的有限性，因此，Ru的理論仍然存在不足；LifshitzRandRoukesML（LifshitzRandRoukesML，2000）在復頻率法的基礎上進行推導計算出了熱彈性阻尼的表達式，但這種方法仍然是在經(jīng)典的傅里葉定律的基礎上得來的，隨著納米桿的尺寸減小，在振動過程中的周期會越來越校Lifshitz認為線彈性方程只適用于計算納米桿輕微彎曲時的阻尼，并且證明熱彈性阻尼是諧振器的一個重要概念。國內(nèi)方面：Wang（Wang，2001）在L-S計算模型的基礎上，利用傅里葉級數(shù)展開計算出了一維形式傳熱問題的關系式；何天虎等（何天虎，2003）研究了簡支梁模型的納米桿熱彈性衰減問題；Zhang（Zhang，2004）分析了納米諧振器縱向振動時的熱彈性耗散問題，但在計算過程中未完全考慮邊界條件；黃殿武（黃殿武，2006）經(jīng)過實驗證明表面應力對熱彈性衰減存在影響并解釋了納米桿的熱彈性阻尼在表面效應作用下的尺度相關性。Fig.1-5Relationshipbetweenfilmthicknessandthermoelasticdamping（Huang，2006）圖1-5熱彈性阻尼（有無表面效應）與膜厚度之間關系（黃殿武，2006）Sun等（Sun，2006）在一個松弛時間的理論基礎上建立了考慮熱彈性耦合形式下的振動方程，并采用Laplus變換和Fourier變換的方法計算出了納米桿的熱彈性阻尼；Zhou等（Zhou，2006）在雙相滯后傳熱模型的基礎上對激光照射后的鋁箔的熱彈性衰減進行研究，以及探討了熱松弛、熱延遲時間與熱傳導之間的聯(lián)系；馮闖等（馮闖，2007）證明了空氣中氣體阻尼與熱彈性之間的關系，并

7圖1-6溫度對導熱系數(shù)的影響（Asir，2017）圖1-7溫度對導熱系數(shù)的影響（Li，2003）總之，目前對納米結構材料傳熱問題的研究大多集中在分析熱導率問題上，楊德鋒（楊德鋒，2018）基于分子動力學的相關知識，分析了不同因素對納米結構材料熱松弛時間的影響。本文第三章將會以同樣的方法探討不同因素對納米元件熱松弛時間的影響。1.2.3初始應力對熱彈性衰減的研究現(xiàn)狀目前，研究初始應力對諧振器工作效率的影響相對較少，黃德進通過實驗（黃德進，2013）發(fā)現(xiàn)，壓電薄膜體聲波諧振器在初始應力的作用下振動頻率明顯加


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