并聯(lián)余弦梁支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析.pdf

1、雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)作為核心元件廣泛應(yīng)用于微開關(guān)、微型繼電器等器件。雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)保持在穩(wěn)定的平衡位置不需要外界輸入能量，只有轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)狀態(tài)時(shí)才需要外部的能量輸入。初始形狀為余弦形（直梁的一階屈曲模態(tài)形狀）且無初始預(yù)應(yīng)力的雙端固支梁作為典型的雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)梁，它比預(yù)壓雙端固支梁在工藝制造方面更易于實(shí)現(xiàn)。本文以初始形狀為余弦形的雙端固支梁及其并聯(lián)組合結(jié)構(gòu)為研究對象，基于能量法和有限元方法對其進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。對余弦梁結(jié)構(gòu)外加約束使其只能作對稱形變將改變梁的雙

2、穩(wěn)態(tài)特性，對于并聯(lián)組合的余弦梁結(jié)構(gòu)，拱高變化與梁的厚度變化都將影響梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)特性。本文的主要內(nèi)容有：
　　1.總結(jié)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的研究方法，基于能量法的最小勢能原理重點(diǎn)闡明了通過結(jié)構(gòu)的力-位移的關(guān)系來判斷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法。
　　2.針對非對稱屈曲模態(tài)被約束的單個余弦梁結(jié)構(gòu)，基于變分法得到了橫向力與位移的關(guān)系曲線，并與有限元方法得到的力-位移關(guān)系對比，兩種結(jié)果具有很好的吻合度。根據(jù)力-位移關(guān)系，分析了幾何參數(shù)對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響

3、。與無屈曲模態(tài)約束的余弦梁相比，在相同結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)條件下，非對稱屈曲模態(tài)被約束的余弦梁結(jié)構(gòu)更容易表現(xiàn)出雙穩(wěn)態(tài)特性。并從勢能的角度分析了雙端固支余弦梁產(chǎn)生雙穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象的原因：壓縮應(yīng)變能的積聚和釋放導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)對外做功，系統(tǒng)勢能減小。
　　3.對兩個并聯(lián)組合的余弦梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，在梁的厚度一致的條件下，根據(jù)拱高的不同，將結(jié)構(gòu)的組合情況分成三類，分別討論了每種情況下的橫向力極小值點(diǎn)的大小及其出現(xiàn)位移點(diǎn)與梁的幾何參數(shù)的關(guān)系。在兩個梁拱高