微梁動(dòng)力學(xué)特性的尺寸效應(yīng)研究.pdf

1、微機(jī)電系統(tǒng)以其微型化、集成度高和產(chǎn)量高等優(yōu)勢(shì)成為未來(lái)發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。微梁作為微機(jī)電系統(tǒng)最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)之一，對(duì)其力學(xué)性能的探究是提升微機(jī)電系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)的基石。不少實(shí)驗(yàn)證實(shí)采用經(jīng)典彈性力學(xué)分析微結(jié)構(gòu)力學(xué)性能存在明顯的尺寸效應(yīng)，建立適用微尺寸結(jié)構(gòu)的理論模型成為必然趨勢(shì)。廣義彈性力學(xué)計(jì)及了連續(xù)的旋轉(zhuǎn)變形及相應(yīng)的偶應(yīng)力，完善了變形的度量，適用于分析微結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能尺寸效應(yīng)。從虛功原理建立廣義彈性體的有限元?jiǎng)恿W(xué)方程，對(duì)懸臂微梁和兩端固支微梁的固

2、有頻率和模態(tài)進(jìn)行數(shù)值分析，結(jié)果表明微梁的固有頻率是否存在尺寸效應(yīng)與對(duì)應(yīng)的模態(tài)有關(guān)。微梁的彎曲和扭轉(zhuǎn)模態(tài)由于包含了旋轉(zhuǎn)變形，對(duì)應(yīng)的固有頻率較之經(jīng)典彈性力學(xué)有顯著提高，而拉壓模態(tài)不涉及旋轉(zhuǎn)變形，其固有頻率沒(méi)有明顯變化。微梁固有頻率的尺寸效應(yīng)也與約束相關(guān)，兩端固支微梁的固有頻率尺寸效應(yīng)明顯低于懸臂微梁，約束的強(qiáng)弱將影響旋轉(zhuǎn)變形的效應(yīng)。
　　從靜止到運(yùn)動(dòng)一直是科學(xué)發(fā)展必須跨越的階梯。微機(jī)電系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)常常保持高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)這種高速運(yùn)動(dòng)與變