收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

微尺度下结构的静动力学行为研究

尹莉  
【摘要】:随着微机械加工技术水平的提高,微机电系统这一新兴科学技术领域得以发展,并在信息通信、航空航天、生物医学和军事等领域都有着十分广阔的应用前景。由于微器件和微机械的结构尺寸一般在微米甚至纳米量级,在研究微结构力学行为时,微尺度效应影响不容忽视。因此,对微机电系统的研究需要建立考虑微尺度效应的理论模型来精确预测微结构的各种力学行为。 本文运用修正偶应力理论或应变梯度理论构建完成一系列用于分析微结构静动力学行为(静态变形、振动、屈曲等)的理论模型。为了描述微尺度效应,修正偶应力和应变梯度理论模型分别引入一个和三个与微结构有关的材料内禀长度。通过三种微结构(微梁、微板和微输液管)的静动力学行为研究,探讨了微尺度效应的影响和尺度效应强弱的影响因素。主要研究工作如下: 1、基于修正偶应力理论,分别建立用于研究微尺度下悬臂输液管的动力特性和稳定性的Bernoulli-Euler梁及Timoshenko梁模型。算例分析表明:悬臂微输液管的振动频率和阻尼特性均具有尺度效应,非经典梁模型预测的临界流速值偏高,输液管系统偏于稳定。 2、采用应变梯度理论建立一种可预测微尺度效应的微输液管动力学模型。与修正偶应力理论模型结果比较发现,在包含旋转梯度张量,同时考虑膨胀梯度张量和拉伸梯度张量的偏斜分量后,微输液管具有更高的固有频率和临界流速,尺度效应更显著。 3、以修正偶应力理论为基础,建立分析微板振动特性的理论模型。以两类不同边值的矩形板问题为例,研究了微尺度效应对微板固有频率的影响规律。 4、利用修正偶应力理论建立了非线性的微梁模型并研究了微梁的静态弯曲、屈曲和自由振动。研究表明:微梁在横向载荷下的静态变形、轴向载荷下的临界屈曲载荷和屈曲形态以及初始侧向位移下的非线性固有频率皆具有尺度效应。 5、应用修正偶应力理论进一步建立力-电耦合非经典梁模型,研究了静电驱动微梁的pull-in特性。结果表明:静电驱动微梁的微尺度效应表现在更小的静态挠度和更高的pull-in电压值,且该模型预测的微尺度效应强弱与微梁的长宽比无关。 上述研究均表明结构特征尺寸是反映尺度效应强弱的一个重要参数。微尺度效应随结构特征尺寸的增大而减弱。当结构特征尺寸(管道外径、板厚或梁厚)与材料内禀长度相当时,微结构表现出强烈的微尺度效应;当结构特征尺寸远大于材料内禀长度时,微尺度效应消失。 本文所建立的理论模型可用于微机电系统的刚度、强度及稳定性等性能的定量评估,研究结果可为微机电系统的设计提供理论支持。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 肖其林,凌中,吴永礼;偶应力问题的杂交/混合元分析[J];计算力学学报;2003年04期
2 王刚锋,余寿文,冯西桥;扭转问题中界面附近的边界层[J];清华大学学报(自然科学版);2001年11期
3 谭忠棠;偶应力的弹性理论[J];固体力学学报;1982年04期
4 张波;王锡平;李术才;杨学英;姜晓波;王敏;干惠明;;基于偶应力理论的拉格朗日乘子约束的四结点杂交元法[J];山东大学学报(工学版);2007年06期
5 张晓敏;彭向和;张培源;;温度梯度介质的偶应力理论——多相固体混合物的热失配[J];应用力学学报;2008年03期
6 邢本东;;Mindlin理论的八节点等参元[J];山西建筑;2010年27期
7 郝明辉;王锡平;王敏;周慎杰;;考虑偶应力影响的有限大板单边裂纹计算[J];山东大学学报(工学版);2008年02期
8 肖其林,凌中,吴永礼,姚文慧;偶应力问题的非协调元分析[J];中国科学院研究生院学报;2003年02期
9 李雷,吴长春,谢水生;基于Hellinger-Reissner变分原理的应变梯度杂交元设计[J];力学学报;2005年03期
10 王敏;王锡平;周慎杰;;偶应力理论的无网格法[J];计算力学学报;2008年04期
11 康新;董萼良;章定国;;单层压电弯曲微执行器的非线性静态特性(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2010年04期
12 王洪生;;平面偶应力问题和平板三广义位移弯曲问题的相似性[J];固体力学学报;1985年04期
13 康新;席占稳;;基于Cosserat理论的微梁振动特性的尺度效应[J];机械强度;2007年01期
14 王凯;杨海天;马莉英;;高斯牛顿技术求解偶应力反问题[J];计算力学学报;2008年05期
15 薛齐文;张军;魏伟;;基于同伦技术的偶应力反问题求解[J];计算力学学报;2011年02期
16 张敦福;朱维申;李术才;;基于偶应力理论的无网格Galerkin方法及尺度效应数值模拟研究[J];机械强度;2008年04期
17 罗建辉;李秋胜;刘光栋;;三维偶应力问题的双正交关系[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2009年01期
18 李雷;周毅英;李文杰;谢水生;;应变梯度理论及其数值方法研究进展[J];河南理工大学学报(自然科学版);2009年01期
19 刘书田;苏文政;;基于偶应力模型的连续体结构拓扑优化设计[J];固体力学学报;2009年03期
20 陈万吉;赵杰;王金芝;冀宾;;常规及偶应力轴对称有限元分片检验函数[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2009年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 苏文政;刘书田;;基于偶应力理论的格栅材料等效介质模型[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
2 苏文政;刘书田;;基于偶应力理论的多孔固体微结构尺寸相关设计[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 李雷;贺睿;谢水生;;应变梯度理论的无网格数值方法研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
4 李雷;吴长春;谢水生;;应变梯度偶应力理论的三场杂交元方法研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
5 李雷;吴长春;谢水生;;基于Hellinger-Reissner变分原理的应变梯度杂交元设计[A];北京机械工程学会2006年优秀论文集[C];2006年
6 李雷;马彪;谢水生;;计算参数对偶应力理论无网格法的影响研究[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
7 黎明发;胡建阳;;非线性Cosserat介质中楔形向错与螺位错的精确解[A];数学·力学·物理学·高新技术研究进展——2002(9)卷——中国数学力学物理学高新技术交叉研究会第9届学术研讨会论文集[C];2002年
8 甘春标;;随机吸引子的模拟与噪声诱发的复杂动力学行为的机理研究[A];第二届全国动力学与控制青年学者研讨会论文摘要集[C];2008年
9 陈欣;潘海华;王琦;胡敏;吴韬;;外界力场作用下蛋白质的动力学行为[A];中国化学会第九届全国量子化学学术会议暨庆祝徐光宪教授从教六十年论文摘要集[C];2005年
10 张廷宪;郑志刚;;双连接属性Kuramoto网络的同步动力学[A];第三届全国复杂动态网络学术论坛论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 尹莉;微尺度下结构的静动力学行为研究[D];华中科技大学;2010年
2 冀宾;细观偶应力/应变梯度弹塑性理论的几个基本问题[D];大连理工大学;2010年
3 苏文政;基于偶应力理论的多孔固体材料与结构的分析与设计[D];大连理工大学;2009年
4 赵杰;偶应力/应变梯度理论的精化不协调元分析[D];大连理工大学;2010年
5 聂志峰;应变梯度弹性理论C~1自然单元法及其应用研究[D];山东大学;2010年
6 盛冬发;损伤粘弹性基本理论及其结构的静、动力学行为分析[D];上海大学;2004年
7 谢锡麟;开放流场空间动力学行为的一种实验研究框架及几类经典流场研究[D];复旦大学;2005年
8 王炳雷;微结构尺寸效应研究及其应用[D];山东大学;2011年
9 尹晓虎;装备维修系统的动力学分析技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
10 孙金土;复杂系统中的有关特性和动力学行为[D];兰州大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋峰;基于偶应力理论的微结构振动分析无网格方法[D];山东大学;2010年
2 张进;微纳米结构非线性静动力学分析及其应用[D];湖南大学;2011年
3 陈薇薇;复合材料机翼结构分析与细观层合梁理论[D];沈阳航空航天大学;2012年
4 郝明辉;基于一般偶应力理论的无网格法[D];山东大学;2009年
5 杨勇;考虑应变梯度效应Ⅲ型界面裂纹尖端场的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
6 张瑞霞;基于偶应力理论的无网格法[D];山东大学;2005年
7 张波;基于偶应力理论的有限单元法[D];山东大学;2006年
8 王敏;基于偶应力理论的局部彼得洛夫—伽辽金无网格(MLPG)法[D];山东大学;2008年
9 冯南鹏;MEMS微结构力学性能的尺度效应研究[D];南京理工大学;2009年
10 谢伟;几类非线性动力系统的动力学行为分析与控制[D];广西师范大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李坤宁王春;浦东持续创新喜结硕果[N];科技日报;2008年
2 王雪飞;40项医卫成果获国家大奖[N];健康报;2008年
3 熊昌彪;40项医卫成果获国家科学技术奖[N];中国医药报;2008年
4 陈新 向红 向贤伟;包装信息技术:拓展包装的应用空间[N];中国包装报;2005年
5 国家自然科学基金委;专家呼吁:为我国海洋工程装备发展提供共性理论和关键技术[N];大众科技报;2006年
6 记者  张蕾 通讯员  郭佳;中国散裂中子源建设项目年内启动[N];光明日报;2006年
7 ;水库溃坝风险与减灾技术研究服务水库安全[N];中国水利报;2008年
8 华中科技大学 范如国;基于复杂网络理论的改革开放制度演化分析[N];光明日报;2008年
9 记者 薛冬 通讯员 吴保平;我强场超快激光物理研究获原创性成果[N];光明日报;2002年
10 柯继;大孔吸附树脂分离纯化番茄红素成功[N];中国食品报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978