随着MEMS技术的快速发展,以及在航空航天、灵巧武器等领域的广泛应用,对其灵敏度、低功耗等性能提出了更高的要求。目前,绝大多数MEMS系统都是在多物理场环境下工作的,如微陀螺及压电俘能装置都涉及到力场、电场、温度场等多物理场的耦合。其中,多物理场耦合中的温度场会使结构产生热弹性耗散现象,热弹性耗散会造成微陀螺的品质因子降低、频率漂移,同时也会使压电俘能器的俘能效率降低。然而,由于热弹性耦合机理比较复杂,针对温度场耦合的分析较少,使得微系统的灵敏度、分辨率、品质因子、俘能效率等性能得不到充分认识,进而使得其性能无法进一步提高。因此,多物理场耦合下热弹性能量耗散机理的研究成为迫切需要解决的问题,具有重要的学术和应用价值。本文综合考虑微结构（材料）多物理场耦合时所涉及的各物理场的作用,建立了热弹性耦合分析时的力-电-热耦合模型,得到了梳齿式微结构的机电耦合及热弹性耦合的控制方程,以及压电俘能器的压电耦合及压电热弹性耦合的控制方程,为分析热弹性耦合对结构和压电材料的影响奠定理论基础。考虑到微系统多物理场的耦合存在能量之间的转换,当出现不可逆的热能流失时,会产生热弹性耗散问题,而由于热弹性耗散会引起微结构频率漂移、品质因子的降低,因此,本文分析了梳齿式微陀螺器件中的悬臂梁式结构及梳齿式结构在不同振动形式下的热弹性耦合响应。首先,基于Euler-Bernoulli梁理论,并结合梁变形影响时的热传导方程,推导出在耦合热弹性条件下结构的运动微分方程,然后,通过数值计算和仿真分析的方法得出结构的频率漂移及热弹性阻尼的变化;最后,针对结构几何尺寸、边界条件、静电参数、材料特性、环境温度等方面对结构热弹性耗散的影响进行了讨论,研究了结构热弹性耦合对结构自身性能的影响。通常情况下,压电材料应用于结构中可实现对外界能量的俘获,但是在能量收集过程中,热弹性耗散将对其能量俘获效率产生影响。因此,本文通过数值计算、仿真分析、实验验证的方法对压电俘能结构的热弹性耗散特性进行了研究,得到了不同振动形式下温度场对压电结构的影响,并针对不同耦合形式中的热弹性特性进行了分析;同时,针对结构几何尺寸、压电层材料特性等方面对结构热弹性耗散的影响进行了讨论,得到了压电热弹性耦合对压电装置能量俘获的影响。另外,当微结构几何尺寸达到微米或更小量级时,将与材料颗粒尺寸接近,此时,材料颗粒的尺寸对结构性能的影响不能忽略不计,因此,在分析微尺度下的结构热弹性振动时需要充分考虑材料颗粒尺寸及其固有特性。本文基于微尺度理论,建立了微梁结构及压电复合结构在尺度效应下的热弹性耦合控制方程,分析了尺度效应下热弹性耦合效应对微器件性能的影响;并与经典弹性理论框架下的结构热弹性耦合振动特性进行对比。在不同材料特征尺度参数下,讨论了不同环境温度、不同材料特性及几何尺寸等对系统的热弹性阻尼、结构频率漂移之间的影响。