MEMS微結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性研究.pdf

1、微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)是近年發(fā)展起來的一個多學(xué)科交叉前沿領(lǐng)域，微電子機(jī)械系統(tǒng)以其自身的體積小、重量輕、功耗低、速度快、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)在航空航天、軍事、生物醫(yī)學(xué)、信息、自動控制等領(lǐng)域迅速得到了非常廣泛應(yīng)用。然而，在過去的幾十年里，它的發(fā)展速度并沒有像當(dāng)初想象的那么快?？煽啃院头€(wěn)定性成為制約它迅速發(fā)展的一個“瓶頸”問題，因此對微結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性的研究顯的尤為迫切和重要。過去的大部分關(guān)于微系統(tǒng)動力學(xué)方面的研究忽略了空氣粘性的影響，近年來的一

2、些研究發(fā)現(xiàn)，空氣粘性對微結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性的影響是非常顯著的，有專家曾形象比喻：微結(jié)構(gòu)在空氣中的振動就像人在蜂蜜中游泳。由于大部分微系統(tǒng)的失效常常發(fā)生在可動部件，所以，對可動部件的動力學(xué)特性研究是本文的重點(diǎn)。 本文以微電子機(jī)械系統(tǒng)中常用的傳感結(jié)構(gòu)——微懸臂梁為研究對象，在考慮尺度效應(yīng)和空氣粘性的情況下，以牛頓理論為基礎(chǔ)，通過應(yīng)變梯度理論和哈密頓變分原理建立微懸臂梁的動力學(xué)方程，在對空氣阻尼進(jìn)行簡化的基礎(chǔ)上，給出其封閉解。使用matl