微机电系统(MEMS)是21世纪科学技术的重要发展方向之，微机电系统的研究，一方面是现代科技发腱的需求.另一方面也反映了人类对物质世界极限本质的探索与追求。MEMS动力学正在伴随MEMS本身的发展而逐渐成为一个新的研究领域和研究方向。 目前，微机电系统的研究主要集中在MEMS结构的加上工艺和制造、静态特性分析和测量方法等方面，而在微机电系统的动力学特性.尤其是在振动特性、非线性动力学特性、控制技术及可靠性等方面的研究还很少。而这些方面都对MEMS实际应用的有效性和可行性是非常重要的。微机电系统研究中呈现出的新特征对传统的机械动力学理论与方法提出了新的挑战，随着高精密、复杂MEMS的超速发展，对其动力学方面的研究提出越来越高的要求，也提出了许多值得关注的科学问题。本文针对微机电系统(MEMS)若干动力学问题，对微尺度下空气阻尼和热弹性阻尼特性、静电驱动耦合MEMS的非线性振动特性和组合共振特性、原子力显微镜动力特性等方面进行了一些有意义的研究探索。 研究了微尺度下包括滑膜与压膜两种形式的空气阻尼和热弹性阻尼的特性，通过热力学模拟模型分析了MEMS微结构的压膜阻尼特性，详细讨论了滑流效应、挤压效应和穿孔效应对压膜阻尼特性的影响，并采用ANSYS对微梁结构的热弹性阻尼进行模拟与仿真。结果表明：在微尺度下，气膜阻尼随着工作频率的提高，气膜阻尼系数逐渐减小，气膜刚度系数逐渐增大，且滑流效应会使气膜阻尼与刚度系数变小，另外，增大穿孔孔径可以减小气膜压力，气膜阻尼和刚度系数也相应减小；当频率较小时，热弹性阻尼系数随着频率提高而增大，当频牢较大时，热弹性阻尼系数随着频率提高而减小；对于室温备件下的MEMS器件而言，随着固有频率的提高，热松弛时间减小，可以通过改变梁的儿何尺寸来调整梁的热弹性阻尼系数。 针对MEMS中典型的静电驱动微结构，分别说明了静电场的基本理论和静电驱动的基本方式，探讨了各种典型MEMS微结构静电力及静电力的基本特性，如吸合(Pull-in)效应、固有非线性、刚度软化特性及等效刚度等，建立了静电耦合驱动系统的动力学模犁，详细分析了微尺度下静电力的固有特性和MEMS微结构的非线性动力学特性，分析了压膜阻尼对静电耦合系统非线性动力特性的影响，分别以加载电压、频率比、压膜阻尼比等系统参数为控制参数对系统的混沌和分岔运动进行研究，最后，建立了参数激励作用下静电驱动MEMS梁式微结构共振器的动力学模型，采用多尺度方法对微系统的动力学方程进行摄动分析，研究了组合共振情况下系统的动力学特性和响应，分别分析了直流偏置电压、压膜阻尼、“立方”刚度和交流激励电压幅值对系统频率响应、共振频率和非线性动力学特性的影响，探讨了不同参数激励下系统的频率响应、共振频率和动力学特性。结果表明：静电驱动力所固有的吸合效应、固有非线性、刚度软化特性、等效刚度和耦合效成等对MEMS系统响应影响较大；静电耦合非线性系统在参数激励和外激励耦合作用下，系统响应呈较为丰富的非线性动力特性，改变交流电压幅值、极性电压、频率比和压膜阻尼比等系统控制参数，静电耦合MEMS微结构系统响应会表现出包含周期解、拟周期解、混沌等非线性现象，压膜阻尼效应对静电驱动耦合系统的影响较大；直流偏置电压和交流电压幅值都具有软化效应，且使共振频率漂移到较小的数值范围，压膜阻尼对共振频率的影响较小，但是增大压膜阻尼会使稳态振幅的峰值明显下降，另外，随着非线件立方刚度增大，稳态振动的幅值上升，共振频率也较快速地漂移；在组合共振情况下，当激励频率比Ω改写成Ω=m/n(m，n=1，2，3…)形式时，就可以发现系统响应发生明显的变化，形成倒倍周期分岔：当Ω=m/n不等于正整数时，系统响应呈现出周期运动，且为周期n运动。 针对原子力显微镜(AFM)中的探针系统，建立了微尺度下Lennard-Jones力场作用时针尖一样品系统的物理模型和系统动力学方程，应用现代微分方程与分岔理论，分析了微尺度下Lennard-Jones力场分布，分别以外激励幅值、频率比、立方刚度比、平衡系数比、空气阻尼比或压膜阻尼比、材料特性系数等系统参数为分岔参数对AFM针尖一样品耦合系统动力学行为进行研究。结果表明：外激励载荷幅值和频率是影响AFM系统动力特性的重要参数，在其变化范围内系统其有丰富的运动形式，如周期运动、拟周期运动和混沌运动：随着外激励幅值的增大，系统响应的混沌运动成份明显增加，改变针尖或样品表面材料的特性均会影响系统的非线性动力学行为，增大空气阻尼比可以明显地减少系统响应的混沌成份；当增大平衡系数比时，系统响应中混沌运动成份减少，周期运动成份增多；与空气阻尼比对系统响应的影响小同，随着空气阻尼比的增大，系统响应由混沌运动演变成周期1运动，而随着压膜阻尼比的增加，系统响应还是呈现出混沌和周期运动交替变化的复杂运动形式。因此，压膜阻尼比是影响AFM探针一样品模型系统动力学特性的重要因素之一，对其进行深入研究有利于探讨原子力显微镜系统响应的非线性动力学行为。 本文的研究方法和结论对认识并发展MEMS动力学所涉及的尺度效应、阻尼效应、非线性动力学特性等方面具有一定的参考价值。