MEMS微結構力學性能的尺度效應研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，微結構得到了廣泛的應用。隨之而來的微結構的設計和制造得到了大量的關注。越來越多的實驗表明：當材料的本征長度為微米量級時，金屬材料的力學性能呈現(xiàn)出很強的尺寸效應。經(jīng)典的連續(xù)介質理論已經(jīng)無法解釋這些現(xiàn)象。因此，對微尺度下材料的力學性能研究將會對MEMS的發(fā)展帶來巨大的影響。 經(jīng)典彈性理論是建立在材料的均勻、連續(xù)等假設之上的，忽略了材料內部微結構對材料力學性能的影響。本文基于偶應力理論，在經(jīng)典彈性理論基礎上，引入偶

2、應力和轉動梯度，重新建立MEMS微結構的力學模型，推導其平衡方程、邊界條件，并建立了在連續(xù)介質理論框架下基于偶應力理論的新的本構模型，和利用這個模型分析了細銅絲扭轉和微薄板彎曲以及平板式電容加速度計的尺度效應行為。 應用高階應變梯度理論分析微結構中孔邊應力集中問題。在經(jīng)典彈性理論基礎上，引入高階應力和其本構關系，推導出含有應變梯度效應的孔邊應力集中問題的力學模型，并通過半逆解法，得出應力和高階應力所對應的應力函數(shù)，從而獲得其應力