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磁膜-基底微悬臂梁在外磁场的激励下使得自由端产生弯曲位移与底座不断接触-分离,从而实现微机械开关的接通与断开的功能。在微梁末端与底座粗糙面间的动态接触-分离过程中,如果悬臂梁结构参数选择不恰当将导致接触粗糙实体承受更大载荷使材料发生不必要的塑性变形,使产品的可靠性和安全性大大降低。本文在考虑材料的弹塑性变形、磁滞效应、梁的弹性恢复力及微凸体间相互作用等基础上,将正磁致伸缩效应等效热膨胀效应,利用材料的正磁致伸缩效应驱动磁膜-基底微悬臂梁产生向下的弯曲位移,从而建立磁膜-基底微悬臂梁与底座粗糙面间接触-分离模型。动态模拟分析了磁场强度和微梁结构参数(如,微梁的宽度、长度、磁膜/基底厚度比)对磁膜-基底微悬臂梁与底座粗糙面间接触特性(接触-分离过程中实际接触面积和接触力、底座粗糙表面的应变和应力、梁的弯曲位移、系统的能量等参量)的影响。研究成果表明,(1)整个接触过程中,只有少数较高的微凸体发生接触,实际接触面积只占名义接触面积的极小部分,且在弹性恢复力和磁滞效应影响下,最大法向接触力和接触面积随磁场强度的改变呈非线性变化;在一定范围内,接触面积和法向接触力随微梁宽度和磁膜厚度的增加而呈非线性的增长,随长度的增加而不断波动。(2)磁膜/基底厚度比k≤0.5时,微梁自由端的弯曲位移最小值出现的位置不一样,k越接近0.5,最小值出现的位置越靠近自由端面中点,其最大值和最小值相差很小;k>0.5时,微悬臂梁自由端面弯曲位移的最大值和最小值分别出现在微梁自由端面的两侧节点上,最大和最小值相差较大。(3)在一定范围内,微梁结构参数对底座粗糙表面的VonMises等效应力值总体影响较小,但是长度较长的微梁所对应的底座粗糙面的等效应力分布较为密集。(4)微梁总厚度不变时,当磁膜厚度分别为基底厚度的1/2和1/3时,底座粗糙面的最大等效塑性应变值和VonMises等效应力值分别达到最大;一定范围内,底座粗糙表面的等效塑性应变分布范围随着微梁长度和厚度的增加而呈非线性增长,并在长度为175μm时,其值达到最大。该研究结果对于提高微悬臂梁结构设计及微机械开关等相类似产品的接触性能和可靠性具有一定的理论意义和应用价值。