摘要：针对低gn值微惯性开关对微弹簧系统刚度的要求（0．1～1N／m数量级），设计了一种基于平面矩形螺旋梁结构的平面微弹簧。假设材料均匀、连续且具各向同性，根据材料力学的卡氏定理和线弹性理论，推导得到了微弹簧的弹性系数计算公式，并根据ANSYS有限元仿真分析结果对其进行了修正。基于多层高深宽比硅台阶刻蚀方法，采用MEMS体硅加工工艺，完成了微弹簧的制备，划片后微弹簧芯片尺寸为7mm×7mm×0．3mm。分析结果表明，完善后的弹性系数计算公式与ANSYS仿真结果更为接近，可直接应用于微弹簧的结构优化设计以简化设计过程。纳米压痕法的测试结果表明，微弹簧样品的弹性系数约为0．554N／m，满足设计要求。该微弹簧具有体积小、结构简单、加工容易实现等特点，其成功研制为实现低gn值微惯性开关的工程实用化奠定了基础。

摘要：平面微弹簧性能直接影响着微机电系统(MEMS)的效果和可靠性,研制长寿命的平面微弹簧对于保证微机电系统可靠性具有重要的意义。研究了占空比、电流密度、电源属性对电铸平面微弹簧质量的影响,并基于正交实验设计方法优化了工艺;制备了尺寸精度合适和疲劳性能良好的平面微弹簧,满足了MEMS的需要。研究表明:大的占空比会降低微弹簧的疲劳性能;双脉冲电源电铸的平面微弹簧疲劳性能优于直流电源和单脉冲电源电铸的;最优工艺为采用双脉冲电源、电流密度3 A/dm2、正向占空比10%;反向占空比10%.平面微弹簧疲劳寿命在定位移0.2 mm的情况下,最大517次。

摘要：分析了平面微弹簧在某种MEMS引信安全保险机构中的作用,利用力学能量法推导出了"L型"、"S型"及"W型"微弹簧弹性系数计算公式,解决了目前相关MEMS弹簧没有成熟设计公式的问题。在理论推导过程中,利用有限元仿真软件ANSYS的仿真结果对其进行完善,提高了弹性系数计算公式的精度。结果表明,完善后的弹性系数计算公式更为准确,其中"L型"微弹簧的公式平均误差低于1%,精度较相关文献提高约一个数量级。

摘要：设计了一种新型的C型微机电系统(MEMS)平面微弹簧,用卡氏第二定律和胡克定律推导出这种平面微弹簧在3个方向(即x,y和z方向)上的弹性系数计算公式,用ANSYS进行有限元仿真,结果验证了公式推导的正确性。在公式计算和仿真的基础上,研究了各种结构参数对其弹性系数的影响规律。

摘要：分析了在MEMS引信安全系统中平面微弹簧的作用、性能等特点。针对平面微弹簧的设计没有有效的计算公式这一问题,应用力学中的能量法,对一种应用在引信安全系统中的“Z型”平面微弹簧进行了弹性系数计算公式推导,并用有限元分析软件进行了仿真计算。仿真结果与公式计算结果相吻合,验证了公式推导的正确性。

摘要：针对缺少"S型"平面微弹簧垂直弹性系数计算公式的问题,运用卡氏第二定律和胡克定律,推导出"S型"平面微弹簧垂直方向弹性系数计算公式。ANSYS有限元仿真表明,其相对误差小于2%,且弹簧垂直方向弹性系数随节数、弯半径以及直梁长度的增大而减小,随梁的宽度和厚度的增大而增大,分析结果为"S型"平面微弹簧的设计和优化提供一定的理论依据。

摘要：对封闭O型MEMS平面微弹簧建立力学分析模型,用卡氏第二定律和胡克定律推导出这种平面微弹簧弹性系数的计算公式,并用ANSYS进行有限元仿真,仿真结果表明,两者的相对误差低于2%。在计算公式和仿真的基础上,研究了各种结构参数对弹性系数的影响规律,结果表明,弹性系数随节数和弯半径的增大而减小,随梁宽和厚度的增大而增大。研究结果为其他封闭结构的MEMS平面微弹簧的分析和设计提供了一定的借鉴。

摘要：微弹簧是一种重要的MEMS器件 ,可为微传感器和微执行器提供弹性力。我们设计并用UV LIGA技术制备了数种不同形状的平面微弹簧 ,并用ANSYS对其力学性能如刚度、断裂强度等进行了模拟。由于制备出的平面微弹簧体积很小 ,无法用常规的测试仪器进行测试 ,我们为此设计并制备了一台平面微弹簧力学性能测试仪 ,其位移分辨率为 1μm ,力分辨率为 1mN。模拟得出的结果与测量结果一致性较好 ,与闭环平面微弹簧相比 ,S型平面微弹簧具有较大的位移和较小的刚度 ,弹簧的刚度随着弹簧厚度的增加而增加。铜微弹簧的屈服强度和屈服位移仅为镍平面微弹簧的 5 % 7%。

摘要：工程应用中,平面微弹簧存在弹性系数的非线性现象且难以被忽略,弹簧结构的几何非线性是引起这种现象的主要原因。针对特定形状的弹簧运用Ansys软件进行了非线性有限元静力学仿真,计算出弹簧弹性力F与弹性形变x之间的对应关系,并与采用MEMS微细加工技术制得弹簧样品实测实验结果比较,相对误差低于3.2%,验证了分析模型的可靠性。而后设计了5种不同平面形状的微弹簧,仿真计算它们的力学性能曲线,以及改变弹簧臂宽度厚度后的力学性能曲线,分别进行比较以讨论影响非线性的主要因素,为弹簧的设计工作提供参考依据。