本文關(guān)鍵詞：基于有限元的多層微懸臂梁彈性性能、尺度效應(yīng)和動態(tài)響應(yīng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前，多層材料微懸臂梁由于其特殊的性能在MEMS系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛，當(dāng)器件正常工作或者移動，甚至故障時，微懸臂梁的多層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、可靠性對MEMS系統(tǒng)本身將產(chǎn)生一定的影響。本課題主要是針對某型多層材料微懸臂梁，通過有限元建模方法研究多層懸臂梁的彈性常數(shù)與結(jié)構(gòu)尺度的關(guān)系，研究應(yīng)力狀態(tài)及在受到簡諧波振動和突然沖擊時動態(tài)響應(yīng)。 本文首先將依據(jù)微懸臂梁的特點(diǎn)，建立單層微懸臂梁和多層復(fù)合微懸臂梁的理論關(guān)系，推導(dǎo)多層復(fù)合微懸臂梁等效彈性常數(shù)的數(shù)值計(jì)算方程。 其次，利用有限元分析軟件和等效多層復(fù)合微懸臂梁模型，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析，在前面推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，建立具體一個微懸臂梁模型，計(jì)算沉積層厚度與彈性常數(shù)之間的關(guān)系，討論了微懸臂梁幾何尺度對彈性常數(shù)的影響，特別指出了當(dāng)沉積層厚度超過一定范圍時，其本身受到的重力對系統(tǒng)的影響就越來越大，，提出了一種建模方面的參考方法。 最后，初步分析計(jì)算多層復(fù)合微懸臂梁結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，以及多層微懸臂梁的諧振特性；重點(diǎn)考慮在沖擊載荷作用下的動態(tài)響應(yīng)問題。 通過有限元的分析可知，MEMS器件內(nèi)部的多層微懸臂梁結(jié)構(gòu)尺寸和性能參數(shù)對微構(gòu)件的應(yīng)力、應(yīng)變和固有頻率產(chǎn)生了一定的影響，研究結(jié)果對MEMS器件微構(gòu)件的設(shè)計(jì)和機(jī)械性能的改善具有一定的參考意義。
【關(guān)鍵詞】：MEMS 多層微懸臂梁 有限元
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH-39
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 研究背景和意義8
• 1.2 微懸臂梁概述8-10
• 1.2.1 微懸臂梁的結(jié)構(gòu)特性8-9
• 1.2.2 微懸臂梁的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 微懸臂梁的工作模式10-11
• 1.3.1 彎曲模式10-11
• 1.3.2 諧振模式11
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容11-13
• 2 微懸臂梁彈性常數(shù)的理論分析13-22
• 2.1 單層材料微懸臂梁彈性模型以及彈性常數(shù)的計(jì)算13-16
• 2.2 多層材料微懸臂梁的彈性模型以及彈性常數(shù)的計(jì)算16-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 3 多層復(fù)合微懸臂梁結(jié)構(gòu)的有限元分析22-38
• 3.1 有限元分析理論22-23
• 3.2 基于 ANSYS 軟件的多層復(fù)合微懸臂梁結(jié)構(gòu)的有限元分析23-28
• 3.3 多層復(fù)合微懸臂梁的彈性常數(shù)與其幾何參數(shù)的關(guān)系28-37
• 3.3.1 沉積層厚度變化對不同長度微懸臂頻率和梁彈性常數(shù)的影響31-34
• 3.3.2 沉積層厚度變化對不同寬度微懸臂頻率和梁彈性常數(shù)的影響34-35
• 3.3.3 沉積層厚度變化對不同基底厚度的微懸臂頻率和梁彈性常數(shù)的影響35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 4 多層材料微懸臂梁動態(tài)響應(yīng)分析38-54
• 4.1 動力環(huán)境分析：阻尼38-40
• 4.2 多層微懸臂梁簡諧振動分析40-46
• 4.2.1 在簡諧激勵下的響應(yīng)40-41
• 4.2.2 基于有限元法多層微懸臂梁簡諧振動模擬41-46
• 4.3 多層微懸臂梁沖擊載荷作用下的響應(yīng)分析46-52
• 4.3.1 在沖擊載荷下的理論計(jì)算46-48
• 4.3.2 基于有限元法的多層微懸臂梁沖擊載荷分析48-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 5 總結(jié)與展望54-57
• 參考文獻(xiàn)57-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間正式發(fā)表的學(xué)術(shù)論文59-60
• 附錄 A60-64
• 致謝64

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于有限元的多層微懸臂梁彈性性能、尺度效應(yīng)和動態(tài)響應(yīng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：371602