功能梯度材料微/纳板谐振器的热弹性阻尼研究

来源 :扬州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huishouzhong2
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
谐振器被广泛应用于加速度计、陀螺仪、传感器、执行器等微/纳机械系统(MEMS/NMES)中,这使得谐振器的品质成为这些设备高质量运行至关重要的因素。热弹性阻尼是MEMS/NMES的内部耗能机制,不能通过外部环境条件的改善而消除。因此,关于谐振器热弹性阻尼的理论分析和定量计算受到许多研究者的关注。然而,已有的工作大多都是对均匀材料谐振器的热弹性阻尼研究,缺少关于功能梯度材料微梁/板谐振器热弹性阻尼的定量分析。为此,本文基于Mindlin板理论和准一维单向耦合热传导理论,采用解析和数值方法定量分析材料性质沿厚度连续变化的功能梯度材料微/纳板在自由振动过程中的热弹性阻尼,揭示非均匀材料谐振器的热弹性耦合耗能机理。研究工作主要包括:1、基于Mindlin板理论,考虑一阶剪切变形和热-弹耦合效应,建立了功能梯度微/纳板横向自由振动的微分方程。基于单向耦合的热传导理论,忽略温度梯度在面内的变化,建立单向热弹耦合的准一维热传导方程,其中系数是横向坐标的函数。采用分层均匀化法,将变系数的热传导方程转化一系列定义在各分层内的常系数微分方程。利用上下表面的绝热边界条件和各分层间的连续性条件,采用递推求解方法获得了功能梯度材料微板温度场的解析解。将温度场代入振动微分方程,利用有阻尼功能梯度Mindlin板和无阻尼均匀Kirchhoff板自由振动特征值问题在数学上的相似性获得了功能梯度Mindlin微/纳板的复频率,进而获得了代表热弹性阻尼的逆品质因子解析解。2、选取金属-陶瓷(镍-氮化硅,铝-碳化硅)复合而成的功能梯度矩形微/纳板,分别考虑材料性质沿板厚按幂函数和指数函数分布两种梯度变化形式,给出不同几何参数、材料参数以及振动模态下的热弹性阻尼数值解,详细分析了材料性质梯度变化指数、板厚、宽厚比以及振动模态阶数等对热弹性阻尼的影响规律。并与经典板理论下的结果进行比较,分析了剪切变形对热弹性阻尼的影响。结果表明:(1)给定板的宽厚比,经典理论下求得的热弹性阻尼值始终大于Mindlin板的热弹性阻尼,但是随着宽厚比的增大,两种理论求得的值越接近;(2)振动模态阶数对热弹性阻尼的最大值没有影响,但是模态阶数越高对应的临界厚度(热弹性阻尼最大值对应的厚度)越小;(3)给定板的几何尺寸,采用经典理论和Mindlin理论所得热弹性阻尼最大值不同,但是对应的临界厚度却相同。
其他文献
目的:观察环境内分泌干扰物多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)的一种单体PCB-118对大鼠胰岛瘤细胞INS-1增殖和凋亡的影响,并初步探讨其可能的作用机制。方法:采用不
机织碳纤维复合材料短脉冲激光铣削是一种非接触、热影响区小、柔性高的材料去除技术,通过逐层去除加工区域的材料,形成孔、槽和型腔,在航空航天领域具有广泛的应用前景。短
中小企业融资问题一直是党中央国务院高度关注的问题。其涉及民生实际,涉及实体经济发展。三亚市一直以来高度重视中小微企业的融资问题。文章通过调研及论证,进行了一系列服
云计算是一个虚拟化的计算机资源池,也是一种新的IT资源提供模式。可以简单地把它理解成一个数据中心,这个数据中心的计算机可以自动地管理和动态的分配、部署、配置、重新配置
为了解超声波技术对黑豆中蛋白质提取的影响,采用梯度改变超声波处理的时间、功率以及料液比的条件下,探究在不同pH时黑豆蛋白提取率的变化。结果表明:在超声波辅助提取黑豆蛋白
随着我国经济的快速发展,房地产行业飞速发展,已成为我国的支柱产业之一。但近年来,随着房地产产业竞争的日益加剧以及行业利润的不断降低,房地产企业必须加强成本管理,才能
“发包与承包”有关具体规则的重塑问题,我们已经对《建筑法》规定的“连带责任”制度提出了修订建议。今天,我们要谈的是《建筑法》应当如何界定肢解发包。一、问题的提出:
新一轮基础教育课程改革对师范教育提出了新的挑战,新课程理念对教师素养提出了新的要求,为适应这种挑战和要求,高等师范院校学科教学论专业应适时调整、改革课程教材体系,促
本文提出了在VB教学实践中采用任务驱动教学法,并对任务驱动教学法具体每个环节作了较深的探索与研究。
【正】 当代科学技术迅猛发展,作为科技革命中最宝贵的因素——人才的需求已变得越来越迫切。本世纪50年代以来,西方国家就已把培养人才的工作看作是人力资源的开发问题,把教