沖擊載荷下MEMS微加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)可靠性研究.pdf

1、MEMS微加速度計(jì)經(jīng)常和微陀螺儀組合形成微慣性測(cè)量組合(MIMU)安裝在民航飛機(jī)中，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。適航管理?xiàng)l例中對(duì)航空器導(dǎo)航系統(tǒng)的性能審定標(biāo)準(zhǔn)主要為準(zhǔn)確度、完整性和功能連續(xù)性。微機(jī)械加速度計(jì)在工作環(huán)境和運(yùn)輸過程中經(jīng)常可能承受很高的沖擊載荷，容易發(fā)生失效，這對(duì)民用航空的影響是致命的。因此研究微加速度計(jì)的在沖擊載荷下的結(jié)構(gòu)可靠性對(duì)民航安全和航空器適航性能都有著重要意義。
　　本文介紹了MEMS器件的發(fā)展歷程，以及微加速度計(jì)抗沖擊可靠性

2、研究現(xiàn)狀。霍普金森桿是一種很好的驗(yàn)證微加速度計(jì)沖擊可靠性的實(shí)驗(yàn)方法，它能夠產(chǎn)生類似半正弦的加速度脈沖，而且可以調(diào)節(jié)脈沖的寬度和幅值。本文使用ANSYS/LS-DYNA建模仿真微機(jī)械加速度的沖擊實(shí)驗(yàn)，通過改變子彈速度和長度，獲得了用于驗(yàn)證不同微加速度計(jì)結(jié)構(gòu)可靠性的沖擊載荷；并討論了應(yīng)變片對(duì)沖擊波形的影響，為霍普金森桿沖擊實(shí)驗(yàn)提供了指導(dǎo)。
　　本文討論了微加速度計(jì)的工作原理，重點(diǎn)分析了本文研究對(duì)象——梳齒式電容微加速度計(jì)中質(zhì)量塊、微梁

3、和梳齒對(duì)可靠性的影響，并總結(jié)出失效模式為斷裂、粘附和錨結(jié)構(gòu)破壞。微懸臂梁是微加速度計(jì)中最常見的結(jié)構(gòu)，通過改變微懸臂梁尺寸，本文獲得了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)模態(tài)的影響。對(duì)梳齒結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的沖擊仿真，通過改變沖擊載荷的方向、幅值和頻率分析了梳齒結(jié)構(gòu)的響應(yīng)特點(diǎn)。對(duì)由錨點(diǎn)、折疊梁和質(zhì)量塊簡(jiǎn)化組成的微加速度計(jì)施加沖擊加速度，分析了微加速度計(jì)在沖擊載荷下的變形過程和應(yīng)力分布。最后為提高微加速度計(jì)的沖擊可靠性給出了參考意見，為今后同類MEMS微加速度的可靠性研