發(fā)布時(shí)間：2022-02-13 09:15

　　隨著材料科學(xué)、微加工技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展與交叉融合,微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）迅速興起并逐步得到了廣泛的應(yīng)用。微機(jī)電系統(tǒng)的基本組成單元為特征尺寸在微米/亞微米的微梁、微板、微殼和微薄膜等。當(dāng)微構(gòu)件的特征尺寸下降到微米/亞微米時(shí),其物理力學(xué)性能與宏觀尺寸下有很大的不同,表現(xiàn)出隨特征尺寸變化而改變的特性,即尺度效應(yīng)。近年來(lái),在高分子聚合物、單晶硅微梁的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中觀察到了其彈性變形的尺度效應(yīng)。因經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論無(wú)法預(yù)測(cè)微構(gòu)件力學(xué)性能的尺度效應(yīng),目前已發(fā)展了包括修正的偶應(yīng)力理論和應(yīng)變梯度彈性理論在內(nèi)的若干非經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論。有關(guān)微構(gòu)件力學(xué)性能彈性尺度效應(yīng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究已成為當(dāng)前微納米力學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題之一。本文以微構(gòu)件力學(xué)性能的彈性尺度效應(yīng)為背景,在理論研究方面,基于修正的偶應(yīng)力理論和相應(yīng)的板梁變形理論,詳細(xì)探討了功能梯度材料微尺度梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)波傳播、熱振動(dòng)和熱屈曲,板結(jié)構(gòu)的靜態(tài)彎曲和自由振動(dòng)特性。另一方面,通過(guò)自主搭建的微結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)行為實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng),首次對(duì)微米尺度金屬梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)討B(tài)行為的尺度效應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。本文的主要研究成果如下:1.基于修正的偶應(yīng)力理論和Bernoulli-Eul... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：118 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－３微尺度硅懸臂梁微彎曲實(shí)驗(yàn)［６］??

Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ?ｆｅｉｍ）?Ｄｅｆｔｅｃｔｌｏｎ?（ｆｉｍ）??圖１－３微尺度硅懸臂梁微彎曲實(shí)驗(yàn)［６］??２０１１年，Ａｌｉｃｉ等［６］在原子力顯微鏡下進(jìn)行了微納尺度硅懸臂梁的靜態(tài)彎曲實(shí)驗(yàn)。??其中微米尺度硅懸臂梁厚度為ｌ＾ｍ和２ｐｍ，納米尺度硅懸臂梁的厚度為０．４Ｒｍ和??０．６ｐｍ。實(shí)驗(yàn)所得的載荷位移曲線與基于修正的偶應(yīng)力理論所得的結(jié)果符合的很好，??同時(shí)與基于經(jīng)典力學(xué)理論的結(jié)果差異顯著，如圖１－３所示。２０１６年，１＾此〇１（１等［７］在??原子力顯微鏡下對(duì)微尺度環(huán)氧樹(shù)脂（Ｅｐｏｘｙ）和光刻膠（ＳＵ－８）懸臂梁進(jìn)行了靜態(tài)彎曲??實(shí)驗(yàn)。環(huán)氧樹(shù)脂厚度范圍為１７－１７０—，光刻膠厚度范圍為８－４０—。實(shí)驗(yàn)中觀察到環(huán)??氧樹(shù)脂和光刻膠微懸臂梁的等效彈性模量隨著微梁厚度的減小而增大的現(xiàn)象，如圖??

７０－??０．０?０．３?０．６?０．９?１．２?１．５?１．８?２．１?２．４?２．７??圖１－５?Ｆｌｅｃｋ等的細(xì)銅絲扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)［１２］??３５０?？?ｉ?ｎ?？?ｎ?１?＇?＼?＊?ｉ?１＇?＊?ｉ?＇?？??／?＝３．６９?ｆｉｍ??３００?－?／?＝３．２８?ｐｍ???－??￡?／?＝２．０５廣??１．?２５０?－?＿?－??＼２ｍ??１１５〇??－??＂ａ?？?０ｒ?＿?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄａｔａ２ａ＝１０５｜ｉｒｒｉ?．??Ｊ?１００?－?ｆ?？?２ａ＝４２ｕｍ?－??ｒｏ?▲?２ａ＝３０｜ｉｍ??§?５０?■?＊?２ａ＝１８＾ｍ?－??Ｚ??Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃｓ丨?Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓ??Ｑ?ＩＸ?ｉ?，?Ｉ?．?ｉ?，?Ｉ?．?？?．?Ｉ?．??０．０?０．１?０．２?０．３?０．４?０．５?０．６?０．７??Ｓｕｒｆａｃｅ?Ｓｈｅａｒ?Ｓｔｒａｉｎ?Ｋａ??圖１－６何玉明等的細(xì)銅絲扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)［１３］??以上有關(guān)微結(jié)構(gòu)彈性變形和塑性變形力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)研究工作表明，當(dāng)微構(gòu)件??的尺寸減小到微米／亞微米量級(jí)時(shí)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]含弱界面的微納尺度雙層梁的熱彈性分析[J]. 毛國(guó)勇,劉東瀅,陳偉球.  力學(xué)季刊. 2014(01)
[2]考慮尺度效應(yīng)的微平板聲振耦合特性研究[J]. 任樹(shù)偉,辛鋒先,盧天健.  中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2014(02)
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[4]功能梯度材料的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 李信,劉海昌,滕元成,魯偉員.  材料導(dǎo)報(bào). 2012(S1)
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[7]功能梯度材料在隱身方面的應(yīng)用[J]. 魯先孝,馬玉璞,林新志.  材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用. 2007(02)
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碩士論文
[1]復(fù)合材料層合板/梁修正偶應(yīng)力理論及振動(dòng)尺度效應(yīng)[D]. 李小鵬.沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2013
[2]細(xì)觀尺度復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及尺度效應(yīng)分析[D]. 鄭楠.沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2013
[3]復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)分析與細(xì)觀層合梁理論[D]. 陳薇薇.沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2012



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