【摘 要】
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针对低gn值微惯性开关对微弹簧系统刚度的要求(0.1~1 N/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
【基金项目】
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基金项目：中国工程物理研究院科学技术发展基金资助项目（No.200980403044）
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针对低gn值微惯性开关对微弹簧系统刚度的要求(0.1~1 N/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7 mm×7 mm×0.3 mm。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0.554 N/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。
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