熱電場作用下壓電粘彈性微梁的非線性靜動力學(xué)分析.pdf

1、梁式微結(jié)構(gòu)是主要的MEMS結(jié)構(gòu)，它以簡潔的形式和良好的可控性而廣泛的應(yīng)用于微傳感器和微執(zhí)行器等多種微器件。梁式微結(jié)構(gòu)和附著其表面的壓電層構(gòu)成壓電微梁，壓電層能夠有效的提高微傳感器的靈敏度、微執(zhí)行器的效率。本文以壓電粘彈性微梁為研究對象，考慮了梁式微結(jié)構(gòu)材料的粘彈性、壓電層材料的壓電效應(yīng)以及整個結(jié)構(gòu)的幾何非線性等因素的影響，研究了熱電耦合場作用下的壓電粘彈性微梁的的非線性靜動力學(xué)問題。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　 基于粘彈性理論

2、、歐拉-伯努利梁理論和壓電理論，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)固體模型導(dǎo)出壓電粘彈性微梁在熱電耦合場中的靜動力學(xué)微分控制方程。利用伽遼金法和龍格庫塔法研究了壓電粘彈性微梁的的靜力坍塌行為。探討了微梁發(fā)生坍塌失穩(wěn)的臨界條件，并分析了材料參數(shù)以及系統(tǒng)參數(shù)對坍塌臨界條件的影響。
　　 考慮幾何非線性以及熱電場耦合作用，利用諧波平衡法研究了壓電粘彈性微梁的自由振動和受迫振動的幅頻響應(yīng)特性。首先分析了松弛模量對微梁振動幅頻特性的影響，結(jié)果表明松弛模量的變化只會

3、引起幅頻在短時間范圍內(nèi)波動，在研究穩(wěn)態(tài)振動時可以忽略解中時間衰減項(xiàng)。基于對松弛模量的分析結(jié)果，討論了阻尼系數(shù)、電壓幅值等參數(shù)對微梁的自由振動和受迫振動的幅頻特性曲線的影響。
　　 由于一端固支另一端夾支且軸向可動的微梁在軸向周期荷載作用下會出現(xiàn)動力失穩(wěn)問題，因此本文利用增量型諧波平衡法研究了熱電耦合場中具有此種邊界條件的壓電粘彈性微梁在軸向周期荷載作用下非線性動力穩(wěn)定性問題。并討論了粘彈性材料參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)對壓電粘彈性微梁的非線