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)的物理意義是振動器件的總能量除以一個周期內(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，可以通過合理的設(shè)計和改善工作條件來消除。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，振動結(jié)構(gòu)中熱彈性阻尼為當(dāng)前理論研究的熱點。
　　對于近年來越來越復(fù)雜的微諧振器結(jié)構(gòu)，研究出更為針對性、具體性的熱彈性阻尼模型是非常有實用價值的。目前對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有出現(xiàn)。本文將在

3、前人研究的基礎(chǔ)上，率先對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)時能有