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微机械谐振器件是MEMS(微机电系统)的典型器件,广泛应用于超快响应和超高灵敏度的执行器和传感器。为获得高性能的谐振器件,需要设计和构造低能量耗散(高品质因数)的系统。然而,系统总的能量耗散是由多种耗散机理导致的。其中,气体阻尼,支承阻尼和热弹性阻尼(TED)是微谐振器件中比较常见的能量耗散机理。支承阻尼可以通过恰当的设计振动结构和装备机理来减至最低;气体阻尼可以通过真空封装来消除;而热弹性阻尼是系统本征的、最基本的能量耗散机理,不能通过改进设计和制造方法完全消除。最近这些年,在高品质因数MEMS谐振器件的设计和制造中,热弹性阻尼的重要性不断增加,相关研究也越来越重要。 本文以高品质因数扭转式微谐振器件为研究对象,建立了扭转-弯曲耦合的热弹性阻尼解析模型。首先建立了MEMS扭转谐振器件扭转-弯曲耦合的热弹性阻尼解析模型。过去,很少有研究文献涉及扭转式微谐振器的热弹性阻尼解析模型。因为一般都假设扭转式微谐振器在工作时其支承梁运行在纯扭转模态,所以支承梁并没有局部的体积变化,也就没有热弹性能量耗散。然而,当激励为非纯扭转力时,扭转谐振器件通常存在耦合的扭转和弯曲振动。耦合振动中的弯曲分量会引起支承梁的弯曲振动,并导致较大的热弹性阻尼耗散。本论文考虑了扭转-弯曲耦合的影响,提出了扭转微谐振器件中热弹性阻尼的解析模型。该理论假设能量耗散只发生在弯曲振动的支承梁上,推导出了耦合的扭转微谐振器件动力学模型,并给出了热弹性阻尼的近似值。本论文模型与实验结果比较,发现在室温、高阶模态下,热弹性阻尼对内部耗散的贡献相当大。通过与有限元方法(FEM)的计算结果比较,证实本文模型的有效性。最后,以典型扭转微谐振器件为例,研究了结构尺寸和其他参数对热弹性阻尼的影响。其次,针对微机械谐振器件,提出一种基于熵产理论的热弹性阻尼解析模型。熵产为测量不可逆热传导的热力学参数。熵产方程推导出的解析结果可以比较精确的估算弯曲振动的谐振器件的热弹性阻尼值。这种热弹性阻尼的求解方法适用于梁、环,以及平板微谐振器件。理论推导结果显示,弯曲振动的梁和in-plane模态振动的圆环有相同的热弹性阻尼解析表达式,而横向振动的完全固支/简支平板与梁的解析表达式近似,但由于应力、应变场不同,导致平板与梁的表达式存在一定的差异。通过与Zener模型和LR模型比较,证实了本文解析模型的有效性。因为熵产与热弹性阻尼相关,所以讨论了微梁谐振器件结构尺寸对熵产的影响。本论文解析模型计算结果与数值模型计算结果以及实验结果相比较,发现拟合度很好。