具有菱形截面的微梁諧振器件的熱彈性阻尼機(jī)理與模型.pdf

1、微機(jī)械諧振器件是近年來(lái)出現(xiàn)的新型諧振器件。品質(zhì)因數(shù)是這類器件的核心參數(shù)。品質(zhì)因數(shù)的物理意義是振動(dòng)器件的總能量除以一個(gè)周期內(nèi)器件耗散的能量。高品質(zhì)因數(shù)代表低能量損失、高靈敏度和可靠性。通常將微機(jī)械系統(tǒng)（Micro-Electro-MechanicalSystems，簡(jiǎn)稱MEMS）中阻尼劃分成兩類:外部阻尼和內(nèi)部阻尼。外部阻尼如空氣阻尼、支撐阻尼和表面損失等，可以通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和改善工作條件來(lái)消除。內(nèi)部阻尼，如熱彈性阻尼是系統(tǒng)內(nèi)部固有阻尼，

2、不能像外部阻尼那樣輕易消除。作為微結(jié)構(gòu)材料的固有能耗，熱彈性阻尼不僅制約著品質(zhì)因數(shù)的上限，而且還對(duì)諧振器的精確度、靈敏度和噪聲特性等產(chǎn)生重要的影響。因此，振動(dòng)結(jié)構(gòu)中熱彈性阻尼為當(dāng)前理論研究的熱點(diǎn)。
　　對(duì)于近年來(lái)越來(lái)越復(fù)雜的微諧振器結(jié)構(gòu)，研究出更為針對(duì)性、具體性的熱彈性阻尼模型是非常有實(shí)用價(jià)值的。目前對(duì)于矩形截面和圓形截面微梁諧振器的熱彈性阻尼的研究已經(jīng)成熟，然而對(duì)于具有菱形截面微梁的諧振器件的熱彈性阻尼的研究還沒(méi)有出現(xiàn)。本文將在

3、前人研究的基礎(chǔ)上，率先對(duì)菱形截面微梁的熱彈性阻尼機(jī)理與模型進(jìn)行分析并給出相關(guān)詳細(xì)的公式。在文章的后半部分，對(duì)絕熱邊界條件下的菱形截面微梁的熱彈性阻尼理論模型進(jìn)行總結(jié)分析，利用MATLAB軟件將模型轉(zhuǎn)化成曲線的表達(dá)形式，使理論模型更加直觀。最后建立了菱形截面微梁的有限元模型，利用有限元軟件求出其熱彈性阻尼值，從而可以比較理論模型與有限元模型的差異。我們得出了在絕熱邊界條件下，菱形截面微梁諧振器工作于高頻狀態(tài)(＞109rad·s-1)時(shí)能有