微机电耦合动力学PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 MEMS概述 1

1.2 MEMS在军事领域的应用 5

1.3 微构件动力学研究 9

第2章 微梁机电耦合振动 12

2.1 微梁机电耦合模型建立 12

2.2 静电力分析 15

2.3 悬臂式微梁机电耦合自由振动 16

2.3.1 静态位移求解 16

2.3.2 动态分析 18

2.4 弹性支撑微梁机电耦合自由振动 19

2.4.1 静态位移求解 19

2.4.2 动态分析 20

2.5 悬臂式微梁机电耦合受迫振动 22

2.5.1 简谐受迫振动 22

2.5.2 共振分析 23

2.6 弹性支撑微梁机电耦合受迫振动 23

2.6.1 简谐受迫振动 23

2.6.2 共振分析 24

2.7 实例计算及分析 25

2.7.1 悬臂式微梁 25

2.7.2 弹性支撑微梁 33

第3章 微梁机电耦合非线性动力学 40

3.1 弱非线性系统的自由振动 40

3.2 接近共振的受迫振动 42

3.3 远离共振的受迫振动 45

3.4 实例计算及分析 47

3.4.1 弱非线性系统自由振动分析 47

3.4.2 接近共振的受迫振动分析 49

3.4.3 远离共振的受迫振动分析 50

第4章 微梁机电流体耦合自由振动 54

4.1 微梁机电流体耦合模型建立 54

4.1.1 振动方程 54

4.1.2 空气挤压膜阻尼 54

4.1.3 系统动静态方程 56

4.2 微梁机电流体耦合自由振动 56

4.2.1 静态位移求解 56

4.2.2 动态分析 56

4.3 实例计算及分析 61

4.3.1 位移振动响应分析 61

4.3.2 电场、压力场振动响应分析 62

4.3.3 灵敏度分析 65

第5章 微梁机电流体耦合受迫振动 75

5.1 受迫振动方程的建立 75

5.2 受迫振动求解 75

5.3 实例计算及分析 78

5.3.1 共振分析 78

5.3.2 灵敏度分析 79

第6章 微板机电耦合振动 86

6.1 微板机电耦合模型建立 86

6.2 四边简支微板机电耦合自由振动 89

6.2.1 静态位移求解 89

6.2.2 动态分析 90

6.3 对边简支对边固定微板机电耦合自由振动 92

6.3.1 静态位移求解 92

6.3.2 动态分析 94

6.4 三边简支一边自由微板机电耦合自由振动 95

6.4.1 静态位移求解 95

6.4.2 动态分析 96

6.5 四边简支微板机电耦合受迫振动 97

6.5.1 简谐电压激励 97

6.5.2 简谐外载荷激励 99

6.5.3 简谐电压和简谐外载荷共同激励 100

6.6 对边简支对边固定微板机电耦合受迫振动 102

6.6.1 简谐电压激励 102

6.6.2 简谐外载荷激励 103

6.6.3 简谐电压和简谐外载荷共同激励 103

6.7 三边简支一边自由微板机电耦合受迫振动 104

6.8 微板机电耦合自由振动实例计算及分析 105

6.8.1 四边简支微板 105

6.8.2 对边简支对边固定微板 111

6.8.3 三边简支一边自由微板 116

6.9 微板机电耦合受迫振动实例计算及分析 121

6.9.1 简谐电压激励下的受迫响应分析 121

6.9.2 简谐电压和简谐外载荷共同作用下的微板动态响应分析 126

6.9.3 简谐电压激励下的共振分析 148

6.9.4 简谐电压和简谐外载荷共同激励下的共振分析 151

第7章 微板机电耦合非线性动力学 154

7.1 弱非线性系统自由振动 154

7.1.1 非线性静电场力 154

7.1.2 系统非线性动力学方程 155

7.1.3 广义时间函数及幅频响应特性 156

7.2 接近共振的受迫振动 158

7.3 远离共振的受迫振动 161

7.4 实例计算及分析 164

7.4.1 工作电压与静态平均位移 164

7.4.2 频率特性 165

7.4.3 时域动态响应 173

7.4.4 幅频响应特性 186

7.4.5 系统影响因素分析 190

第8章 谐振式压力传感器敏感性分析 206

8.1 灵敏度近似计算方法 206

8.1.1 压力膜弯曲 206

8.1.2 灵敏度分析 208

8.1.3 灵敏度影响因素分析 209

8.2 不同结构谐振式压力传感器 210

8.2.1 固支结构 211

8.2.2 跳板结构 212

8.2.3 半岛结构 213

8.3 改进的灵敏度计算方法 215

8.3.1 半岛结构压力应力关系分析 215

8.3.2 灵敏度解析式的推导 216

8.4 两种方法的比较 220

第9章 静电微泵泵膜的振动分析 222

9.1 静电微泵的模型及泵膜的振动方程 222

9.2 泵膜的自由振动 223

9.3 泵膜在偏置电压下的静态位移 226

9.4 防止静电吸合的条件 227

9.5 微泵机电流体耦合动力学模型及压膜阻尼 228

9.6 偏置电压下泵膜的振动方程 233

9.7 偏置电压下泵膜的自由振动 234

9.7.1 自由振动微分方程的求解 234

9.7.2 频率特性 235

9.7.3 广义坐标 236

9.8 偏置电压下泵膜的受迫振动 240

9.8.1 受迫振动微分方程的求解 240

9.8.2 接近共振的受迫振动 241

9.8.3 远离共振的受迫振动 245

9.9 实例计算及分析 249

9.9.1 系统结构参数 249

9.9.2 泵膜静态位移分析 249

9.9.3 泵膜的自由振动分析 249

9.9.4 泵膜接近共振的受迫振动分析 255

9.9.5 泵膜远离共振的受迫振动分析 257

第10章 微泵流量分析 259

10.1 无阀微泵的工作原理 259

10.2 扩散口和收缩口的性能分析 260

10.3 微泵流量分析 264

10.3.1 阻尼比的确定 264

10.3.2 流量计算 264

10.3.3 瞬时流量计算 266

10.4 微泵流量影响因素分析 268

10.4.1 远离共振 268

10.4.2 接近共振 269

10.4.3 流量影响曲线 270

10.4.4 结果分析 273

第11章 微泵结构参数的优化 275

11.1 优化设计的数学模型 275

11.2 静电微泵优化问题的简化 276

11.3 静电微泵的优化 277

11.4 ANSYS仿真分析 280

11.4.1 泵膜自由振动模态仿真 280

11.4.2 泵膜结构静电耦合变形仿真 283

第12章 静电驱动微板动力学实验 287

12.1 实验测试原理 287

12.2 微动实验平台的设计与制造 289

12.2.1 主要设计要求 290

12.2.2 结构设计 290

12.3 简谐激励下微板动力学实验 291

12.3.1 共振区域检测 292

12.3.2 微板动力学实验 294

12.3.3 实验结果与理论值分析比较 298

参考文献 300