摘要：基于粘弹性理论、欧拉-伯努利梁理论以及压电理论,在考虑微结构蠕变现象的情况下,建立了热电耦合场中压电粘弹性微梁的静力坍塌模型及控制方程,研究了压电粘弹性微梁的静力坍塌临界条件,计算和分析了压电层控制电压和温度等参数对微梁结构静力坍塌的影响。研究结果表明:持久坍塌电压可作为压电粘弹性微梁静力坍塌失稳的临界条件,并且温度和压电层控制电压均会对坍塌失稳的临界值造成影响。该文的研究可为MEMS中梁式微结构的设计与优化提供理论参考。

摘要：考虑到谐振微梁振动时，撞击在微梁两侧的分子数目和分子速率分布的差异，对Ｋａｄａｒ等人提出的撞击微梁的分子速率分布函数做了修正．利用修正后的模型，对真空中运动微梁的品质因数进行了理论分析．结果表明，修正后的理论值比原理论值与实验值符合得更好，对于谐振微梁结构参数的优化设计具有一定的指导意义．同时，在高真空区域，考虑了谐振微梁本征阻尼与分子碰撞耦合效应，消除了原有处理方法在该区域出现的折点．

摘要：针对微机械器件中普遍使用的微梁在静电力作用下的变形、吸附、电压与间距等设计问题,以平行板电容器为原型,利用弹性力学中的板梁静力学方程和静电场分布的拉普拉斯方程建立了微悬臂梁的机电耦合模型.将不均匀分布的静电力载荷等效离散为一组集中载荷,对小变形梁应用叠加法求解耦合模型控制方程,得到微梁失去稳定平衡状态的临界电压和梁的挠曲线.结果表明,电压增高,梁的挠度随之增大,达到临界电压时,梁末端的挠度与变形前的间隙之比为0.42～0.44.

摘要：基于应变梯度理论,建立静电力驱动微梁的控制方程,通过瑞利-利兹法对微梁的控制方程进行降阶,得到一组非线性代数方程。利用牛顿-拉菲森法求解该方程组,确定微梁的吸合电压,分析应变梯度对吸合电压的影响规律。结果表明,当微梁的无量纲厚度减小时,无量纲吸合电压将显著增大,表现出明显的尺寸效应;随着材料内禀特征长度的增加,无量纲吸合电压的尺寸效应也越显著,说明应变梯度对微梁的吸合电压影响显著。随着微梁无量纲厚度的减小,残余应力对无量纲吸合电压影响显著,可以减弱应变梯度对无量纲吸合电压的影响;同时应变梯度可以显著降低中面伸长对吸合电压的影响。分析结果可为微机电系统中微梁的设计提供参考。

摘要：毛细力诱发的粘附现象在自然界和工农业生产中广泛存在,例如微机电系统、微纳米自组装、油气驱替等.本文系统研究了两根微梁的毛细粘附行为,包括梁剥离过程中液桥的形貌以及剥离力-位移变化规律.试验发现,微梁在毛细力作用下的剥离部分经历了液膜粘附和液滴粘附两个阶段.考虑两个阶段的液桥形状特征,分别建立系统的能量泛函,采用变分原理推导了考虑毛细力的微梁剥离的非线性微分方程和边界条件.基于Matlab编程求解方程,得到了剥离力-位移曲线,理论计算与试验结果具有很好的一致性.另外,参数研究表明,接触角和表面张力系数对液膜粘附的微梁剥离影响显著,而对液滴粘附的剥离影响较小;微梁刚度对两个阶段的剥离都有明显影响.本文的试验结果和理论分析对于实际工程中微结构的定量设计具有一定参考价值.

摘要：机电耦合问题是微机电系统结构分析中的重要内容之一,目前多采用有限元方法求解。作为结构分析的有限元方法从精度上来说是令人满意的,但对于结构设计来说计算效率低、费用高。本文在对微梁结构控制方程中的静电力和梁伸长拉力公式进行校正的基础上,给出一种易于实现的不需要求解方程组的数值计算方法,通过计算实例证明,该方法与有限元方法计算的结果误差在2%以内。

摘要：在微机电开关梁的设计过程中,对其吸合过程的响应时间的分析具有重要的意义。对静电力驱动的微开关梁的瞬态分析用于确定设计中的结构或机器部件的响应时间是必要的。运用ANSYS软件对微梁模型进行机电耦合分析,采用Trans126换能器单元的直接耦合静电—结构分析模型,分析了微梁的瞬态特性,得出微梁的吸合时间随着厚度的增大而增大。

摘要：光学读出红外热成像系统中,焦平面阵列(FPA)反光板的初始弯曲降低了系统的光学检测灵敏度。针对FPA的设计制作,提出了两种降低其反光板初始弯曲的优化设计方案:减薄反光板上金层厚度和制作带加强筋的反光板。在理论分析的基础上,设计制作了单元尺寸为200μm的反光板金层减薄FPA,其反光板曲率半径提高至原来金层未减薄FPA的4.71倍,系统光学检测灵敏度提高了5.2倍;单元尺寸为60μm的反光板带加强筋FPA,其反光板曲率半径提高至原来没有加强筋FPA的4.29倍,系统光学检测灵敏度提高了1.18倍。实验验证了理论分析的结果。

摘要：基于主振型叠加法和拉格朗日动力学方程,建立微机电系统多场耦合分析的宏模型。这一模型是由常微分方程组成的有限自由度系统,自由度较少,系统状态方程简单,显著地减少计算时间,为microelectromechanicalsystems(MEMS)设计提供一种有效而准确的分析工具。算例表明,文中所提方法用于MEMS器件建模仿真分析是有效的。

摘要：提出了一种基于微梁的面内高g值加速度计的设计方案。根据材料力学中悬臂梁的相关理论,建立了微梁检测结构的等效模型,推导出了微梁应力和中间主梁应力的比值的表达式。通过改变结构的尺寸来调节比值,可以设计出更高量程和更高灵敏度的压阻式传感器。利用ANSYS软件对微梁和中间主梁的最大应力及电阻区应力进行了仿真分析,验证了设计方案的可行性。完成了一种量程可达15万gn的面内双轴高g值传感器的设计。