微尺度下结构的静动力学行为研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:miao4701730
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
为了遏制单位犯罪的发展势头,一九九七年《刑法》正式确立了单位犯罪的制度。通过对2013—2017年合同诈骗罪的司法案例的统计发现,近年来单位犯罪的现象越来越普遍,司法机关对合同诈骗犯罪的打击力度也在逐年加强,但是问题也随之而来。在当前单位犯罪理论与立法不完善的情况下,因为单位犯罪主体及行为表现出不同于自然人犯罪的特征,司法机关对单位犯罪产生了多种不同的认识,导致单位犯罪错判漏判的问题时有发生。此外
使用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)有效的增强了若丹明6G染料水溶液的荧光,在若丹明6G浓度分别为5.47×10-7和5.47×10-4mol·L-1时,最大增强比率分别为1
在众多病症当中,骨质疏松病症是近几年才逐渐开始被人们所重视的。与其他病症相比,骨质疏松症的病症范围较为广泛也是难以避免的症状。1994年,世界卫生组织将骨质疏松症定义
针对目前道路抑尘剂抑尘效率检测都在实际道路上进行,检测条件重复性差、再现性差同时不可避免地受到各种干扰因素的影响而导致结果不准确,尝试研制一种密闭的实验室用道路扬
利用带有能谱的扫描电镜对国内生产摘锭和以色列进口摘锭的表面镀层和基体进行了微观结构观察和元素分析。实验结果表明:国产和进口摘锭的镀层均为铬层,但进口摘锭镀铬厚度远
目的:探讨中医辨证治疗紫癜性肾炎的临床疗效。方法:根据60例患者证候表现,分为风热夹湿兼瘀血型,肺脾两虚、气阴不足型,脾虚湿盛兼瘀血型,脾肾两虚、寒湿壅滞型,分别施以不
【目的】为解决采棉机采棉头核心部件摘锭易磨损、易折断,与进口摘锭性能相差较大的工程实际问题.【方法】选取迪尔公司摘锭作为研究对象,利用三维扫描反求工程进行进口摘锭
萨娜一直坚持一种真实而具体的深入民族现代化精神危机的“边缘化”写作.她的小说介于传统与现实之间,既承传了古典美学中和谐的健康人性与诗意的生命智慧,又有对民族传统文
从变频调控技术的应用原理入手,重点介绍了变频调控技术在煤矿机电设备中的应用情况,具有较高的实践价值。
自改革开放以来,我国经济得到了飞速的发展,科学技术日新月异。先进的变频调控技术在我国的煤矿行业中得到了广泛的应用,该技术不仅将煤矿公司恶劣的生产环境进行了改善,还将煤矿