静电驱动谐振微纳裂纹梁动力学特性研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jianghong_jones
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静电驱动凭借其较好的结构稳定性以及灵敏度成为优先选择的谐振器驱动方式,裂纹的存在会导致系统动力学特性的改变,而斜裂纹是机械结构中常见的失效形式。由于微纳器件的尺寸效应,微纳谐振梁的振动特性也将受到较大影响。本文以静电驱动谐振梁为研究对象,分析了谐振系统在斜裂纹和尺寸效应影响下动力学特性的变化规律。本文的主要内容和结论如下:  (1)在已有的直裂纹研究基础上,建立了斜裂纹的等效模型,并将其作为附加的局部柔度引入谐振梁系统的动力学模型,分析了斜裂纹对系统自由振动、受迫振动以及吸合效应的影响。研究表明,斜裂纹降低了系统刚度,增大其非线性强度,并减小了系统的吸合电压,并且斜裂纹位置的影响最为显著。  (2)考虑到研究对象的微纳米尺寸,建立了基于非局部理论的纳米谐振梁的动力学模型,结果表明,非局部因子越大,系统的刚度越小,非线性强度越大。  (3)建立了考虑表面效应的纳米斜裂纹梁动力学模型,研究表明,斜裂纹局部柔度系数关于表面残余应力的某一临界值对称,系统刚度受表面效应的影响也很大。  总之,本文的研究结论可以为裂纹检测以及静电力驱动微纳谐振器的动力学分析与设计提供了理论参考和依据。
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